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

Город Геркулеса Город Геркулеса

Геркуланум уничтожило – и сохранило для нас – то же извержение Везувия

Вокруг света
Один метр. Один килограмм. Одна гордость Один метр. Один килограмм. Одна гордость

Признание первенства Советов в космосе смешано с обидой, завистью и досадой

Монокль
Волка бьют не за то, что он сер Волка бьют не за то, что он сер

Почему в России с главным хищником не получится обойтись так, как в Европе

Наука
Валерия Гай Германика Валерия Гай Германика

Валерия Гай Германика: уникальная оптика в наблюдении за подростковым бунтом

Собака.ru
Среди песков Среди песков

Великолепные города среди песков, забытые жемчужины древности

Зеркало Мира
Как выходить из неприятного диалога и держаться от токсичных людей на расстоянии Как выходить из неприятного диалога и держаться от токсичных людей на расстоянии

Как давать отпор токсичным людям с корейской элегантностью?

Forbes
11 лучших и интересных сериалов по книгам в жанре фэнтези 11 лучших и интересных сериалов по книгам в жанре фэнтези

Фэнтезийные сериалы, достойные своего литературного первоисточника

Maxim
Семинарист, журналист, революционер Семинарист, журналист, революционер

У Булгакова Петлюра предстаёт персонажем мистическим, почти Антихристом

Дилетант
6 техник, чтобы справиться с одиночеством 6 техник, чтобы справиться с одиночеством

Можно ли не бороться с ощущением одиночества, а принять его

Psychologies
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
Как техногики выручили 1,6 млрд рублей на шутере в виртуальной реальности Как техногики выручили 1,6 млрд рублей на шутере в виртуальной реальности

Как построить бизнес на шутере с VR-шлемом

Forbes
Плоский мир: обещает ли двумерное золото технологическую революцию Плоский мир: обещает ли двумерное золото технологическую революцию

Какие технологические достижения могут принести сверхтонкие слои золота

Forbes
«Сенсация» с Джиллиан Андерсон: как одно интервью похоронило репутацию принца Эндрю «Сенсация» с Джиллиан Андерсон: как одно интервью похоронило репутацию принца Эндрю

Как фильм «Сенсация» показывает образец эталонной журналистики

Forbes
Зоя Бербер: «Слушать нужно только тех, кому доверяешь» Зоя Бербер: «Слушать нужно только тех, кому доверяешь»

Актриса Зоя Бербер о смене имени и игнорировании курсов для будущих родителей

Здоровье
4 интригующие причины возвращения к бывшим 4 интригующие причины возвращения к бывшим

Почему мы возвращаемся к тем, кого уже отпустили?

Psychologies
Существует ли дружба между мужчиной и женщиной: объясняет психолог Существует ли дружба между мужчиной и женщиной: объясняет психолог

Зачем мужчинам и женщинам дружить и возможно ли это?

РБК
Двуглавые коровы, киберкрестоносцы и жизнерадостный карапуз: краткий гид по миру Fallout Двуглавые коровы, киберкрестоносцы и жизнерадостный карапуз: краткий гид по миру Fallout

Как устроен мир видеоигр и сериала Fallout?

Правила жизни
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
5 шагов, которые помогут принять свое тело после травмы 5 шагов, которые помогут принять свое тело после травмы

Что может помочь справиться с переживаниями после травмы или инвалидности

Psychologies
Жительница Нидерландов решила сделать эвтаназию в 28 лет из-за депрессии Жительница Нидерландов решила сделать эвтаназию в 28 лет из-за депрессии

Как депрессия может довести человека до крайности и что об этом думают психологи

Psychologies
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
Бизнес вышел на охоту за инвесторами Бизнес вышел на охоту за инвесторами

О планах провести IPO заявляют компании, которые хотят усилить свой бренд

Монокль
Как выбрать встроенный электрический духовой шкаф: главные правила Как выбрать встроенный электрический духовой шкаф: главные правила

Электрические духовки разные ― у каждой модели свои параметры и особенности

CHIP
Секс-просвет, мутанты и монархия: 20 сериалов Netflix, которые нужно посмотреть всем Секс-просвет, мутанты и монархия: 20 сериалов Netflix, которые нужно посмотреть всем

Проекты Netflix, на которые не жалко потратить драгоценное время.

Правила жизни
Психосоматика атопического дерматита: «порочный круг» Психосоматика атопического дерматита: «порочный круг»

Как связаны ментальное здоровье и атопический дерматит?

Psychologies
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
Человек играющий, или страницы древней истории спорта Человек играющий, или страницы древней истории спорта

Спорт был всегда частью культурной жизни человечества

Зеркало Мира
Ученые назвали креветки и омара «токсичной едой, которая вызывает рак». Как так? Ученые назвали креветки и омара «токсичной едой, которая вызывает рак». Как так?

Тем, кто любит побаловать себя суши или лобстером, следует быть осторожными

ТехИнсайдер
Продуманно и бездымно Продуманно и бездымно

Почему никотин сам по себе не является канцерогеном

Наука
Она в городе: существует ли комфортная урбанистическая среда для женщин в России Она в городе: существует ли комфортная урбанистическая среда для женщин в России

Как сделать, чтобы городская среда была удобной как для мужчин, так и для женщин

Forbes
Открыть в приложении