Академик Михаил Федонкин — о сформировавшихся под влиянием жизни минералах

НаукаНаука

Первый элемент

Беседовала Наталия Лескова

Михаил Федонкин. Фото: Наталия Лескова, Коммерсантъ

Какую роль в формировании мира, в котором мы живем, сыграл водород? Насколько он важен для появления жизни? Что вообще такое жизнь и можно ли ее воссоздать? Что для этого потребуется? Может ли существовать жизнь в других условиях, чем на нашей планете? Об этом рассуждает академик Михаил Федонкин, советник директора Геологического института Российской академии наук, руководитель секции геологии, геофизики, геохимии и горных наук отделения наук о Земле РАН, член президиума РАН.

— Тема водорода меня волнует давно. Этот химический элемент, первый по времени рождения и по количеству атомов во Вселенной, стал предтечей всего остального в космосе и на Земле, включая жизнь. Водород, состоящий из протона и электрона, обеспечивает энергетику жизни: протонные градиенты как одну из форм накопления энергии в живой клетке, перенос электрона вдоль транспортных цепей ее макромолекул, мягкие водородные связи и многое другое. Водород входит в состав воды (до 60% массы клетки) и большинства органических соединений. Водород — лучший источник энергии для бактерий и архей ввиду его универсальной доступности, высокого выхода энергии при аэробном или анаэробном дыхании, а главное — он требует «минимального оснащения» клетки, необходимого для его использования. Анион водорода H- известен как «энергетическая валюта» клетки (эквивалент двух электронов). А молекулярный водород H2 как ключевой промежуточный продукт реакций анаэробного метаболизма играет универсальную роль трофической (энергетической) связи между микроорганизмами, живущими на разных субстратах. Это важнейшая системообразующая особенность со времен возникновения жизни. Я убедил вас в его первородстве?

Металлическая биология

— Да! А как вы проводите эти исследования?

— В отличие от моих геологических и палеонтологических изысканий, требующих экспедиционных работ и лабораторного изучения древнего каменного материала, водородная тема входит в теоретические разработки проблемы зарождения и ранней эволюции жизни. Здесь требуется сбор и синтез данных из весьма разных областей науки: микробиологии, биохимии, молекулярной биологии, биогеохимии, минералогии, геохронологии и, конечно, палеонтологии в широком смысле. Каждое из перечисленных направлений науки создает свою картину мира, а природа едина.

Поэтому требуется сверка данных и историй, выявление связей и противоречий. И чем дальше в прошлое мы уходим, тем сложнее восстанавливать условия, в которых могли формироваться и развиваться первые живые системы. Здесь мы привлекаем данные молекулярной биологии, в частности, молекулярную филогенетику, которая восстанавливает последовательность развития разных типов физиологии тех же бактерий.

— И вы поняли в какой-то момент, что без водорода все это было бы невозможно?

— Да. И второй момент: меня интересовало то, какие ферменты катализируют биохимические процессы в клетке с участием водорода. Это прежде всего гидрогеназы, дегидрогеназы. Интересный факт: все эти крупные белковые молекулы содержат в себе активаторы, кофакторы, включающие атомы металлов, прежде всего — железа и никеля, а также вольфрама, более тяжелого элемента. Моя исследовательская задача состояла в изучении процессов, которые способствовали биологической доступности этих металлов на ранней Земле и по мере эволюции биосферы. Здесь данные геологии и геохимии имеют критическое значение. Вот откуда интерес к водороду.

Недавно вышел указ, что в общероссийский классификатор полезных ископаемых включен водород природный. Это решение серьезное, оно требует соответствующего законодательства, разработки технологических норм, научных методик прогноза, поисков и разведки месторождений этого всюду проникающего газа. Названные меры необходимы потому, что в нашей стране принято к исполнению высокотехнологичное направление «Водородная энергетика». Действует оно до 2030 года. Это направление, которое имеет свою «дорожную карту», стадии развития, включает поиски природного водорода.

«Методом дикой кошки»

— Вы говорите, что нынешняя история с водородной энергетикой напоминает вам «золотую лихорадку». Почему?

— Скорее она напоминает мне историю с первыми поисками нефти. Это было в 1850–1860-х годах в США. Уже научились делать оборудование для скважин и бурить их, но не было геологических знаний и опыта, где и как искать месторождения нефти. Бурили, по выражению тех времен, «методом дикой кошки», то есть наудачу. Резонов научных не было, где надо закладывать скважину, не знали. Но по мере накопления опыта это пришло, и сейчас выбору места бурения скважины предшествуют очень серьезные и дорогие научные исследования.

— С водородом сейчас примерно так же? Никаких знаний, никакого опыта пока нет?

— Практический опыт формируется по ходу дела. Экономически это дело чрезвычайно рискованно. Ведь когда начинали бурение на нефть, масса людей разорилась, потому что был высокий шанс неудачи. Выиграли те, кто не бурил, а покупал нефть и делал из нее, допустим, бензин. Сейчас ситуация очень похожая. Более 30 стран мира, включая КНР, США, Японию, Австралию, теперь и Россию, объявили свои национальные стратегии в области развития водородной энергетики.

Но дело в том, что основу этой энергетики сейчас и в ближайшем будущем будет составлять водород, который получают искусственным путем: допустим, разлагают воду на водород и кислород с помощью электролиза, подвергают конверсии метан и так далее. Таких методов довольно много. А природный водород — тот, который находится в недрах.

— Так ли необходимо его добывать? Может быть, проще получать искусственно?

— Так и делают. Но это экономически дорого, а иногда экологически вредно. Для получения водорода используют энергию, но тратят ее больше, чем дал бы полученный водород. Это иногда в полтора-два раза дороже.

— А методов извлечения природного водорода пока не существует?

— Это непростой процесс. Водород очень реактивный и взрывоопасный газ. Здесь нужны особые металлы, сплавы, другие вещества и технологии, обеспечивающие безопасность добычи, транспортировки, хранения. И получается огромный комплекс новых задач, включая формирование рынка.

— Не может быть ситуации, что добыча водорода приведет к его исчерпанию, а ведь это элемент, абсолютно необходимый для существования всего живого на Земле?

— Все живое употребляет его прежде всего в виде воды. Он входит в состав живых клеток в виде водородных связей большинства органических молекул. Но вопрос ваш интересен тем, что мы пока точно не знаем, с чем имеем дело,— с месторождениями, залежами или с постоянной генерацией водорода в недрах и его миграцией к поверхности Земли. Хорошо известны процессы, которые нам точно говорят о том, что в недрах Земли идут реакции с выделением водорода, например, радиолиз воды под воздействием ионизирующего излучения радиоактивных элементов или серпентинизация — реакция воды с минералами, богатыми железом. Эти процессы всегда протекали на Земле, и, вероятно, более интенсивно на молодой планете: обстоятельство, имеющее отношение к происхождению жизни.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Технологии безопасности Технологии безопасности

Как компании повышают надежность нефтепроводов

Наука
Как быстро почистить и избавить от запахов тканевый диван: советы клинеров Как быстро почистить и избавить от запахов тканевый диван: советы клинеров

Быстрая чистка тканевого дивана: пошаговая инструкция

VOICE
Человеческий фактор Человеческий фактор

Как голландцы спасли свои каналы, а упавший самолет – целый район?

Вокруг света
Выпили — оставили: 7 способов повторно использовать стеклянные бутылки из-под вина Выпили — оставили: 7 способов повторно использовать стеклянные бутылки из-под вина

Как можно оригинально использовать бутылки из-под вина в быту

ТехИнсайдер
Реальная история героини картины Густава Климта «Поцелуй» Реальная история героини картины Густава Климта «Поцелуй»

Глава из книги «Картинные девушки. Музы и художники: от Рафаэля до Пикассо»

Psychologies
Секс, мода и рок-н-ролл: из жизни ушел Роберто Кавалли Секс, мода и рок-н-ролл: из жизни ушел Роберто Кавалли

Каким был итальянский модельер Роберто Кавалли?

Forbes
Когда появятся реактивные истребители шестого поколения Когда появятся реактивные истребители шестого поколения

Чем живет и дышит современная воздушная техника?

Maxim
Синдром второго альбома: что это и как с ним справляются звезды — от Мадонны до Билли Айлиш Синдром второго альбома: что это и как с ним справляются звезды — от Мадонны до Билли Айлиш

Что такое синдром второго альбома и какие звезды с ним столкнулись?

Psychologies
Нибиру — таинственная планета, или Сестра Солнца в двойной системе Нибиру — таинственная планета, или Сестра Солнца в двойной системе

Нибиру — таинственная планета упоминаемая шумерами

Зеркало Мира
Погрузчик из Чувашии не ищет легких путей на рынок Погрузчик из Чувашии не ищет легких путей на рынок

Чебоксарский завод силовых агрегатов решил побороться с китайскими поставщиками

Монокль
Запад помог Востоку: что выиграл Китай от санкций против российских металлов Запад помог Востоку: что выиграл Китай от санкций против российских металлов

Санкции, наложенные на российские металлы, могут быть на руку Китаю

Forbes
Почему мы любим поговорить о бывших (особенно с нынешним) Почему мы любим поговорить о бывших (особенно с нынешним)

Почему нам нравится вспоминать прошлые отношения?

VOICE
Рим наш Рим наш

Разбираемся в том, как работало римское усыновление

Правила жизни
Художник Брис Эссо: Я — творческая машина Художник Брис Эссо: Я — творческая машина

Ключевой замысел проекта «W. E. — World’s End» — идеологическое единство мира

СНОБ
Игла престолов Игла престолов

Чем сейчас заняты представители когда-то могущественных династий?

Правила жизни
Синдбад-коммивояжёр Синдбад-коммивояжёр

Канонический Синдбад из древних арабских сказок был купцом из Багдада

Дилетант
Астрономы нашли на Луне потенциальный источник квазиспутника Земли Астрономы нашли на Луне потенциальный источник квазиспутника Земли

Астероид Камоалева мог быть выбит с поверхности Луны в прошлом

N+1
Я — сноб: ресторатор Дмитрий Романов Я — сноб: ресторатор Дмитрий Романов

Ресторатор Дмитрий Романов — почему он все еще художник, а не бизнесмен

СНОБ
До блеска До блеска

Как почистить украшения из золота в домашних условиях

Лиза
«Я сама себе лучший друг»: 6 неожиданных плюсов одиночества «Я сама себе лучший друг»: 6 неожиданных плюсов одиночества

Как изменяется жизнь, если понять, что вы сами себе лучший друг

Psychologies
У миног нашли зачатки симпатической нервной системы У миног нашли зачатки симпатической нервной системы

Раньше считалось, что симпатическая система есть только у челюстных позвоночных

N+1
Зелёная команда Зелёная команда

Как растительные сообщества конкурируют между собой

Наука и жизнь
Думай сам: когда человечество создаст сильный ИИ и как это отразится на обществе Думай сам: когда человечество создаст сильный ИИ и как это отразится на обществе

Смогут ли системы функционировать без прямого вмешательства человека?

Forbes
Как и чем почистить дроссельную заслонку и как часто нужно это делать Как и чем почистить дроссельную заслонку и как часто нужно это делать

Все о чистке дросселя: нужно ли это делать, и какие могут быть последствия

РБК
Время Евы Время Евы

История о том, как ученые всех запутали библейской метафорой об Адаме и Еве

Вокруг света
Что такое сквош и почему всем стоит его попробовать Что такое сквош и почему всем стоит его попробовать

Сквош — это ракетный, самый активный и быстрый вид спорта

Maxim
Подвязочные змеи прошли обонятельный аналог зеркального теста Подвязочные змеи прошли обонятельный аналог зеркального теста

Биологи провели обонятельный зеркальный тест с подвязочными змеями

N+1
Не только собака Не только собака

Семь идеальных питомцев для маленького ребенка: дружелюбных и гипоаллергенных

Лиза
Остров Свободы Остров Свободы

Стоит ли ехать на Кубу?

Отдых в России
Как вести мировую экономическую войну Как вести мировую экономическую войну

О природе экономического роста, происходящего сейчас в России

Монокль
Открыть в приложении