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

Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

Время 4G на исходе. 5G серьезно изменит нашу жизнь

Популярная механика
ИИ обучился футбольной тактике на игре «Ливерпуля», и готов консультировать тренеров ИИ обучился футбольной тактике на игре «Ливерпуля», и готов консультировать тренеров

ИИ-модель TacticAI, разработанная командой Google DeepMind, обучилась футболу

ТехИнсайдер
Человеческий фактор Человеческий фактор

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

Вокруг света
У молодого поколения мозг больше. Это влияет на развитие слабоумия У молодого поколения мозг больше. Это влияет на развитие слабоумия

Больший размер мозга говорит о здоровье мозга и лучших когнитивных функциях

ТехИнсайдер
Кролики и удавы: как Apple iPad борются за выживание на рынке Кролики и удавы: как Apple iPad борются за выживание на рынке

Куда движется рынок планшетов: как спустя 1,5 года обновил свои девайсы Apple

РБК
Секстинг и еще 6 признаков микроизмены Секстинг и еще 6 признаков микроизмены

Как понять, что партнера «ведет в сторону», объясняет сексотерапевт

Psychologies
Ставка на валюту Ставка на валюту

Особенности выбора юаневых и замещающих облигаций

Деньги
«Твоя жизнь — это твоя жизнь». Что делать, если ребенок от первого брака не может встроиться в новую семью своей матери «Твоя жизнь — это твоя жизнь». Что делать, если ребенок от первого брака не может встроиться в новую семью своей матери

Что делать, если дочь не принимает новую семью своей матери

СНОБ
Как кататься на электросамокате в городе и нужны ли водительские права Как кататься на электросамокате в городе и нужны ли водительские права

Ключевые нюансы эксплуатации электросамокатов в городе

РБК
Холодный прием Холодный прием

Реальный случай, когда специалист не помог, а причинил вред

VOICE
Йо-хо-хо и глоток демократии Йо-хо-хо и глоток демократии

«Пиратское Просвещение»: миф о Либерталии и реальный урок равенства

Weekend
Осторожно: смузи! Осторожно: смузи!

Ошибки в приготовлении смузи, которые приводят к увеличению веса

Лиза
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
Выдавливание эпителия бронхов назвали ключевым механизмом патогенеза астмы Выдавливание эпителия бронхов назвали ключевым механизмом патогенеза астмы

В основе патологических процессов при астме лежит выдавливание эпителия бронхов

N+1
Борьба за нацию Борьба за нацию

Представления о взглядах Симона Петлюры сформированы войной пропагандистов

Дилетант
Цеолит помог превратить полиэтилен в бензин Цеолит помог превратить полиэтилен в бензин

Химики научились получать бензин из пористого цеолита

N+1
Украшаем стол Украшаем стол

Необычные идеи окрашивания яиц и украшения стола

Лиза
Как почистить шторы, не снимая их: 5 простых способов, которые экономят твои силы Как почистить шторы, не снимая их: 5 простых способов, которые экономят твои силы

Рассказываем про чистку штор без снятия — и даже без пылесоса!

VOICE
Какими пилками лобзика пилить дерево, металл, пластик: рекомендации и основные отличия Какими пилками лобзика пилить дерево, металл, пластик: рекомендации и основные отличия

Лобзиком можно пилить не только древесину! Как найти правильную пилку?

CHIP
Марс в искусстве. Истории о Красной планете в музыке, литературе и театре Марс в искусстве. Истории о Красной планете в музыке, литературе и театре

Как музыканты, писатели и режиссеры изображали Марс в своих работах

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

Вспомнили одних из самых брутальных мужчин мирового кинематографа

Maxim
Что смотреть, если вам нравятся «Очень странные дела» Что смотреть, если вам нравятся «Очень странные дела»

На какие мистические сериалы стоит обратить внимание?

Правила жизни
Лепет помог птенцам зебровых амадин запомнить отцовскую песню Лепет помог птенцам зебровых амадин запомнить отцовскую песню

Лепет птенцов зебровых амадин запускает процесс запоминания песни наставника

N+1
«Стены увидят и донесут»: история репрессированной школьницы Нины Луговской «Стены увидят и донесут»: история репрессированной школьницы Нины Луговской

Почему советская власть прошлась по школьнице Нине Луговской?

ТехИнсайдер
Как продлить свежесть педикюра после салона: 5 золотых правил для гладких пяток и безупречного покрытия Как продлить свежесть педикюра после салона: 5 золотых правил для гладких пяток и безупречного покрытия

Как ухаживать за стопами и свежим педикюром?

VOICE
Масштабы загрязнения вод суши полифторалкильными соединениями назвали недооцененными Масштабы загрязнения вод суши полифторалкильными соединениями назвали недооцененными

Предельная допустимая концентрация загрязнения превышена в половине проб воды

N+1
Малые, но не забытые: как поддерживают коренные народы, ведущие традиционный образ жизни Малые, но не забытые: как поддерживают коренные народы, ведущие традиционный образ жизни

С какими проблемами встречаются коренные народы России?

ФедералПресс
Зависть, иллюзии и конфликты: как социальные сети влияют на твои отношения с мужчиной? Зависть, иллюзии и конфликты: как социальные сети влияют на твои отношения с мужчиной?

В любви соцсети могут не только помочь, но и навредить

VOICE
Что такое движок Unreal Engine 5, и что он может? Что такое движок Unreal Engine 5, и что он может?

Все, что нужно знать про движок Unreal Engine 5

CHIP
«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
Открыть в приложении