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

Об особенностях «межгалактического общения» Об особенностях «межгалактического общения»

Мерджинг можно определить как вид взаимодействия галактик

Наука и техника
Оксана Милковская Оксана Милковская

Кажется, Оксана Милковская открыла новые пределы комфорта

Собака.ru
Микробиота кишечника определяет социальное поведение Микробиота кишечника определяет социальное поведение

Какие гены участвуют в механизме взаимодействия мозга и кишечника?

Наука
Почему плавают обороты двигателя на холостом ходу Почему плавают обороты двигателя на холостом ходу

Плавание оборотов при отпущенной педали газа часто является признаком неполадок

РБК
Колдовство — это политика: как в средневековой Ирландии пытались осудить ведьму Колдовство — это политика: как в средневековой Ирландии пытались осудить ведьму

Отрывок из книги «Леди-убийцы. Их ужасающие преступления и шокирующие приговоры»

Forbes
«Почетные арийки»: как женщины еврейского происхождения жили в оккупированной Франции «Почетные арийки»: как женщины еврейского происхождения жили в оккупированной Франции

Отрывок из документального романа Дамьена Роже «Почетные арийки»

Forbes
Дубровский: почему у них с Машей не было шансов Дубровский: почему у них с Машей не было шансов

Почему Троекурова Маша выходит замуж за нелюбимого?

Psychologies
6 продуктов питания, которые лишь кажутся «натуральными и здоровыми» 6 продуктов питания, которые лишь кажутся «натуральными и здоровыми»

Ученый-диетолог объясняет влияние продуктов, которые принимают за «полезные»

ТехИнсайдер
Чем заняться на свидании после интернет-знакомства: 6 необычных идей Чем заняться на свидании после интернет-знакомства: 6 необычных идей

Как провести свидание с человеком, с которым познакомились в интернете?

Psychologies
Неудобные люди: почему мы пытаемся изменить окружающих Неудобные люди: почему мы пытаемся изменить окружающих

Почему мы стремимся переделать близких людей?

Psychologies
«Джеймс Уэбб» подтвердил наличие экзопланеты в протопланетном диске путем ее необнаружения «Джеймс Уэбб» подтвердил наличие экзопланеты в протопланетном диске путем ее необнаружения

Телескоп понаблюдал за спиральным протопланетным диском у звезды MWC 758

N+1
Пожар на складе: Бакальчук и еще 9 самых обедневших за год российских миллиардеров Пожар на складе: Бакальчук и еще 9 самых обедневших за год российских миллиардеров

Список наиболее обедневших российских участников списка Forbes

Forbes
История автомобиля «Чайка»: как выглядит машина, характеристики История автомобиля «Чайка»: как выглядит машина, характеристики

«Чайка» стала светлым символом. Но недостижимым для простого смертного

РБК
Уникальные свойства перовскита и биомедицина Уникальные свойства перовскита и биомедицина

Перовскит – довольно редкий минерал, который был открыт на Урале в 1839 году

Знание – сила
Все гениальное просто: 5 привычных предметов мебели с интересной историей Все гениальное просто: 5 привычных предметов мебели с интересной историей

Интересная история разработки стоит за каждым из этих предметов мебели

ТехИнсайдер
Что такое тосол и для чего он нужен Что такое тосол и для чего он нужен

Что такое тосол и чем он отличается от антифриза

РБК
5 «языков конфликта» в паре: почему так важно их знать 5 «языков конфликта» в паре: почему так важно их знать

Пять основных стилей конфликтного поведения

Psychologies
Бабочки оказались самыми упоминаемыми в хайку членистоногими Бабочки оказались самыми упоминаемыми в хайку членистоногими

Какие насекомые интересовали японских поэтов больше всего?

N+1
Неловкие вопросы, травля и города-призраки: лучшие новые книги для детей и подростков Неловкие вопросы, травля и города-призраки: лучшие новые книги для детей и подростков

Книги для детей и подростков, которые будет интересно читать и взрослым

Forbes
«Наденьте кислородную маску сначала на себя»: 5 уроков о личной отвественности «Наденьте кислородную маску сначала на себя»: 5 уроков о личной отвественности

Как здоровые отношения с личной ответственностью делают нас увереннее в себе?

Psychologies
Чудесные миры Чудесные миры

Фрагменты из романа немецкого писателя-фантаста Фридриха Мадера

Наука и жизнь
Секс и кожа: как интимные отношения сказываются на внешности? Секс и кожа: как интимные отношения сказываются на внешности?

Каким образом регулярная половая жизнь может влиять на состояние кожи

Правила жизни
10 умных лайфхаков по чистке холодильника: советы профессиональных клинеров 10 умных лайфхаков по чистке холодильника: советы профессиональных клинеров

Как облегчить чистку холодильника?

VOICE
План «Б» План «Б»

Истории звезд о казусах во время путешествий по миру

Grazia
Детские страшилки: правда, что если потрогать жабу, то вырастет бородавка? Детские страшилки: правда, что если потрогать жабу, то вырастет бородавка?

Откуда берутся бородавки и причем тут жабы?

ТехИнсайдер
На связи с рынком: чем интересно размещение на бирже акций МТС Банка На связи с рынком: чем интересно размещение на бирже акций МТС Банка

Что в бизнес-модели МТС Банка несет риски и преимущества для инвесторов

Forbes
5 эффективных способов избавиться от неприятного запаха с ковра 5 эффективных способов избавиться от неприятного запаха с ковра

Давайте же вернем в ваш дом запах свежести

ТехИнсайдер
Приход Антихриста, Апокалипсис и город живых мертвецов. Почему юмор Гоголя должен пугать Приход Антихриста, Апокалипсис и город живых мертвецов. Почему юмор Гоголя должен пугать

В чем Гоголь опередил Кафку и Камю и почему его юмор должен вызывать ужас

СНОБ
Настоящие тайны крестоносцев Настоящие тайны крестоносцев

Как тамплиеры стали финансистами, опередившими свое время

Деньги
Относиться к человечеству как к цели, а не как к средству Относиться к человечеству как к цели, а не как к средству

Триста лет одному из главных мыслителей в истории человечества — Иммануилу Канту

Наука
Открыть в приложении