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

5 странных поводов для ареста в Японии 5 странных поводов для ареста в Японии

В России на эти преступления не обратили бы внимания. Но не в Японии

Лиза
Их не читали две тысячи лет Их не читали две тысячи лет

ИИ позволил начать чтение свитков, две тысячи лет остававшиеся недоступными

Дилетант
Продуманно и бездымно Продуманно и бездымно

Почему никотин сам по себе не является канцерогеном

Наука
«Мы откатились в 90-е»: «Лиса рулит» о китайских машинах и сером импорте «Мы откатились в 90-е»: «Лиса рулит» о китайских машинах и сером импорте

Блогер Елена Лисовская объяснила подорожание машин из параллельного импорта

РБК
Работа с нестабильным графиком в молодости может привести к большим проблемам со здоровьем годы спустя Работа с нестабильным графиком в молодости может привести к большим проблемам со здоровьем годы спустя

Нерегулярный график может резко негативно повлиять на состояние здоровья позже

ТехИнсайдер
Почему собаки дают лапу и пристают к людям? Узнайте несколько интерсных причин! Почему собаки дают лапу и пристают к людям? Узнайте несколько интерсных причин!

Почему собаки внезапно начинают почти что приставать к хозяевам?

ТехИнсайдер
50 миллиардов лежат на свалке: британец больше 10 лет ищет 8 тысяч биткоинов, которые выкинула его девушка 50 миллиардов лежат на свалке: британец больше 10 лет ищет 8 тысяч биткоинов, которые выкинула его девушка

Джеймс Хоуэллс с 2013 года ищет свой жесткий диск с 8 тысячами биткоинов

Maxim
Банки попросили отложить отказ от зарубежного софта Банки попросили отложить отказ от зарубежного софта

В России так и не появился ряд IТ-решений, рассчитанных на банковские системы

Forbes
6 актеров, которые просто созданы для боевиков 6 актеров, которые просто созданы для боевиков

Вспомнили одних из самых брутальных мужчин мирового кинематографа

Maxim
Пауки и панельки Пауки и панельки

«Паутина страха»: новая хоррор-классика

Weekend
Сон о счастливой Москве: фильму «Я шагаю по Москве» — 60 лет Сон о счастливой Москве: фильму «Я шагаю по Москве» — 60 лет

Почему «Я шагаю по Москве» — главный фильм в судьбе Георгия Данелии

СНОБ
Что такое родинки? Какие из них опасны и могут превращаться в рак кожи? Что такое родинки? Какие из них опасны и могут превращаться в рак кожи?

Родинки: особенности их развития и профилактика злокачественных процессов

Psychologies
Юлия Шляпникова: «Наличники». Мистический роман о родовых проклятиях Юлия Шляпникова: «Наличники». Мистический роман о родовых проклятиях

Призраки прошлого в мистическом романе Юлии Шляпниковой «Наличники»

СНОБ
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
Отложенное материнство: что нужно знать о заморозке яйцеклеток каждой женщине Отложенное материнство: что нужно знать о заморозке яйцеклеток каждой женщине

Как современная наука помогает остановить время и сохранить фертильность?

Psychologies
Список Будисавлевич: как домохозяйка спасла из немецких концлагерей тысячи детей Список Будисавлевич: как домохозяйка спасла из немецких концлагерей тысячи детей

Как Диана Будисавлевич в годы гитлеровской оккупации спасала детей

Forbes
13 пород собак с самым крепким здоровьем 13 пород собак с самым крепким здоровьем

Захотели обзавестись четырехлапым другом? Тогда обратите внимание на эти породы

ТехИнсайдер
Чем непройденная сепарация на самом деле выгодна детям и родителям Чем непройденная сепарация на самом деле выгодна детям и родителям

Какие вторичные выгоды несет за собой сепарация от родителей?

Psychologies
Какая книга считается самой длинной в мире? Нет, это не «Война и мир» Толстого Какая книга считается самой длинной в мире? Нет, это не «Война и мир» Толстого

Самая длинная книга состоит из 1 267 069 слов

ТехИнсайдер
За кадром: как женщины стараются развивать российскую киноиндустрию в новых условиях За кадром: как женщины стараются развивать российскую киноиндустрию в новых условиях

Как дистрибьюторы в киноиндустрии поддерживаются выстраиваемые процессы

Forbes
По следам Америго Веспуччи По следам Америго Веспуччи

Как менялись роли Америго Веспуччи в мировой науке?

Знание – сила
Операция «Переезд» Операция «Переезд»

За «перемещением» ЦК фактически стояла успешно проведённая тайная операция

Дилетант
8 вдохновляющих книг с сильными героинями 8 вдохновляющих книг с сильными героинями

Книги, которые утешат вас в нелегкий период жизни и помогут поверить в свои силы

Psychologies
Делай как я: сооснователь Haraba о внутреннем скряге и накоплениях как игре Делай как я: сооснователь Haraba о внутреннем скряге и накоплениях как игре

«Делай как я»: сооснователь агрегатора объявлений продажи автомобилей с пробегом

Forbes
Лучшие дорамы, снятые по книгам Лучшие дорамы, снятые по книгам

Подборка леденящих кровь остросюжетных дорам, снятых по известным романам

Maxim
Лего выдающихся джентльменов Лего выдающихся джентльменов

Как наследник основателя LEGO придумал концепцию гаража для состоятельных людей

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Домашняя работа: как девушкам с темными волосами самостоятельно перейти в блонд Домашняя работа: как девушкам с темными волосами самостоятельно перейти в блонд

Колорист раскрыл профессиональные хитрости окрашивания

VOICE
10+ лайфхаков для мытья полов, после которых они будут чистыми, как никогда 10+ лайфхаков для мытья полов, после которых они будут чистыми, как никогда

Эти советы сделают мытье полов гораздо более простой задачей

VOICE
«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
«Зло не существует»: живописная экопритча Рюсукэ Хамагути о нравственном шоке идеалистов «Зло не существует»: живописная экопритча Рюсукэ Хамагути о нравственном шоке идеалистов

Почему стоит смотреть новый фильм японского режиссера Рюсукэ Хамагути

Правила жизни
Открыть в приложении