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

Всё не так однозначно… Всё не так однозначно…

И 60 лет спустя конспирология в убийстве Кеннеди никуда не делась

Дилетант
6 самых необычных цветочных фестивалей весны 6 самых необычных цветочных фестивалей весны

Шесть лучших цветочных фестивалей и праздников мира

Psychologies
Цветущая сложность в эпоху тотальной медиатизации: говорят физики Цветущая сложность в эпоху тотальной медиатизации: говорят физики

Какие стратегии медийной самопрезентации используются научными вузами и учеными

Наука
«Бренд делают люди» «Бренд делают люди»

Надежда Хафизова из тех, для кого «это сделать нереально» — призыв к действию

OK!
Пассажирская логистика: как улучшить доступность и качество перевозок Пассажирская логистика: как улучшить доступность и качество перевозок

Как развивается транспортная система в России и как сделать ее еще лучше

ФедералПресс
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
Марсоход Curiosity расскажет, как с планеты уходила вода Марсоход Curiosity расскажет, как с планеты уходила вода

Марсоход NASA Curiosity начал исследование нового региона Марса

ТехИнсайдер
От больших данных ждут большего От больших данных ждут большего

Рынок решений по хранению и обработке больших данных бурно растет

Монокль
Что происходит с организмом, если долго хранить девственность Что происходит с организмом, если долго хранить девственность

Вредно ли для организма долго жить с девственностью или нет?

Psychologies
Детки в клетке Детки в клетке

Можно ли исправить генетические ошибки?

Grazia
Самые стойкие: 7 цветов, которые дольше всех остаются свежими Самые стойкие: 7 цветов, которые дольше всех остаются свежими

Срезанные цветы, которые смогут радовать вас на протяжении нескольких недель

ТехИнсайдер
Без дыма и огня Без дыма и огня

Как бросить курить и существуют ли безопасные альтернативы сигаретам

Лиза
«Нужны личности особого душевного склада»: как сегодня существует литературный театр «Нужны личности особого душевного склада»: как сегодня существует литературный театр

Какую литературу сегодня можно считать современной и зачем люди идут в театр

Forbes
ПЭТ/МРТ помогла избежать ненужных биопсий при диагностике рака простаты ПЭТ/МРТ помогла избежать ненужных биопсий при диагностике рака простаты

ПЭТ/МРТ позволяет дифференцировать случаи подозрения на рак простаты

N+1
Софья Синицына: «Моя Фрида в «Мастере и Маргарите» — это посвящение папе...» Софья Синицына: «Моя Фрида в «Мастере и Маргарите» — это посвящение папе...»

А папа посоветовал: «Иди в артистки! Они всегда интересно и красиво живут»

Коллекция. Караван историй
Как проверить и заменить катушку зажигания — инструкция Как проверить и заменить катушку зажигания — инструкция

Что такое катушка зажигания, что она делает и как ее заменить

РБК
Настоящая Либерталия: какой была экономика на пиратском Мадагаскаре Настоящая Либерталия: какой была экономика на пиратском Мадагаскаре

Как было устроено «пиратское королевство» на острове Мадагаскар?

Forbes
9 самых распространенных ошибок при мытье окон: мнение профессиональных клинеров 9 самых распространенных ошибок при мытье окон: мнение профессиональных клинеров

Разводы на окнах не исчезли после мытья? Вот почему это произошло

VOICE
Как и почему в России хотят «выращивать» ипотечных заемщиков на спецдепозитах Как и почему в России хотят «выращивать» ипотечных заемщиков на спецдепозитах

В первом чтении принят законопроект о договорах жилищных сбережений

Forbes
Семейные легенды Семейные легенды

Иван Волынский-Жуковский разбирает генезис своей семейной легенды

Правила жизни
Что мы узнали о Павле Дурове из интервью Такеру Карлсону: 5 фактов Что мы узнали о Павле Дурове из интервью Такеру Карлсону: 5 фактов

Создатель «ВКонтакте» и Telegram дал первое масштабное интервью

Psychologies
Детские травмы и страх секса у взрослой женщины: история девушки глазами терапевта Детские травмы и страх секса у взрослой женщины: история девушки глазами терапевта

Как насилие в детстве оказывает влияние на нашу взрослую жизнь?

Psychologies
По праву слабого По праву слабого

Что понял о жизни писатель и лагерник Юрий Домбровский

Weekend
Юнона Незванкина Юнона Незванкина

Дизайнер бутиков придумывает интерьеры с антиквариатом музейного уровня

Собака.ru
«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
Как и зачем птицы помогают друг другу. Отрывок из книги Как и зачем птицы помогают друг другу. Отрывок из книги

Почему основным законом природы стоит считать не борьбу за выживание

СНОБ
Красиво и натурально: 10 способов покрасить пасхальные яйца без «химии» Красиво и натурально: 10 способов покрасить пасхальные яйца без «химии»

Собрали 10 простых и красивых способов покрасить яйца к празднику

ТехИнсайдер
Семья и школа Семья и школа

Демисезонное авто с актуальными принтами

Автопилот
Главный финансовый психолог Главный финансовый психолог

Как Даниэль Канеман сделал экономическую науку человечнее

Деньги
«По Фрейду»: как однажды отец психоанализа и автор «Хроник Нарнии» поспорили о Боге «По Фрейду»: как однажды отец психоанализа и автор «Хроник Нарнии» поспорили о Боге

Ученый и писатель устраивают словесную дуэль богословия, ставшую хребтом сюжета

Forbes
Открыть в приложении