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

От поражения до победы От поражения до победы

Йом-кипур в Израиле отмечают практически все, даже не очень верующие люди

Дилетант
Как использовать метафорические карты в повседневной жизни Как использовать метафорические карты в повседневной жизни

Как открытки, иллюстрации и фотографии могут помочь разобраться в себе?

Psychologies
Продуманно и бездымно Продуманно и бездымно

Почему никотин сам по себе не является канцерогеном

Наука
Как производитель шприц-ручек для «Оземпик» завоевывает рынок лекарств для похудения Как производитель шприц-ручек для «Оземпик» завоевывает рынок лекарств для похудения

Как SHL Medical завоевал успех на рынке препаратов для похудения?

Forbes
Личные границы Личные границы

Какими должны быть личные границы, чтобы тебе было комфортно

Лиза
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
Пауки и панельки Пауки и панельки

«Паутина страха»: новая хоррор-классика

Weekend
4 критерия, которые помогут определить, с кем рискованно вести дела 4 критерия, которые помогут определить, с кем рискованно вести дела

Как понять, подходит ли вам потенциальный бизнес-партнер?

Psychologies
Незваные гости: 5 рабочих стратегий, как отпугнуть голубей с балкона Незваные гости: 5 рабочих стратегий, как отпугнуть голубей с балкона

Как избавиться от голубей на балконе и предотвратить их появление?

ТехИнсайдер
6 фильмов об ограблениях, основанные на реальных событиях 6 фильмов об ограблениях, основанные на реальных событиях

Реальность часто подкидывает режиссерам и сценаристам сюжеты для кино

Maxim
Самые простые способы очистки микроволновой печи: советы профессиональных клинеров Самые простые способы очистки микроволновой печи: советы профессиональных клинеров

Сохранить микроволновку сияющей очень просто — достаточно использовать лайфхаки

VOICE
Самый энергичный свет Самый энергичный свет

История открытия и некоторые факты о гамма-лучах

Наука и жизнь
Не только для уборки: как использовать соду для стирки и почему стоит это сделать Не только для уборки: как использовать соду для стирки и почему стоит это сделать

С какими проблемами в стирке справится сода?

VOICE
Все на улицу. 4 главных плюса фитнеса на свежем воздухе Все на улицу. 4 главных плюса фитнеса на свежем воздухе

Тренировки на свежем воздухе актуальны для всех. В чем плюсы?

Лиза
«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
От музея братьев Васнецовых до древних динозавров: чем удивит туристов Кировская область От музея братьев Васнецовых до древних динозавров: чем удивит туристов Кировская область

Что посмотреть в Кировской области, куда обязательно сходить в ее столице?

ФедералПресс
Диеты Диеты

Легко ли похудеть на диете раз и навсегда?

Здоровье
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
Покровское-Глебово Покровское-Глебово

Памяти Генриха Зиновьевича Иоффе

Наука и жизнь
Как отмыть кисти от засохшей краски, чтобы они снова стали мягкими и чистыми: полезный лайфхак Как отмыть кисти от засохшей краски, чтобы они снова стали мягкими и чистыми: полезный лайфхак

Как отмыть засохшую в краске кисть разными способами

ТехИнсайдер
В неделю нужно съедать 30 растительных продуктов: как этого добиться В неделю нужно съедать 30 растительных продуктов: как этого добиться

Как увеличить количество растительных продуктов в своем рационе?

ТехИнсайдер
Сопротивление — полезно Сопротивление — полезно

Ученые из Новосибирска создали мемристоры для перезапуска компьютерной индустрии

Монокль
Финансовая грамотность: как научиться управлять деньгами Финансовая грамотность: как научиться управлять деньгами

Практические советы по финансовой грамотности от наших героинь

Здоровье
Неловкого молчания больше не будет: как научиться поддерживать разговор с кем угодно Неловкого молчания больше не будет: как научиться поддерживать разговор с кем угодно

Как сделать любой разговор нескучным и непринужденным?

ТехИнсайдер
Основатель IT-компании: «Мы сами создаем смыслы» Основатель IT-компании: «Мы сами создаем смыслы»

В каком состоянии находится IT-отрасль сейчас и что поможет ей стать сильнее?

ФедералПресс
Теория суперструн Теория суперструн

Ученые нашли теорию, которая раскрывает все неразрешимые загадки Вселенной

Зеркало Мира
Богатая-счастливая Эмма Стоун Богатая-счастливая Эмма Стоун

«Я всегда думала, что если и добьюсь чего-то, то став комиком»

Караван историй
Поболтаем? Как научиться легко вести непринужденные беседы (это очень полезное умение!) Поболтаем? Как научиться легко вести непринужденные беседы (это очень полезное умение!)

Зачем тебе учиться искусству small talk?

VOICE
Цеолит помог превратить полиэтилен в бензин Цеолит помог превратить полиэтилен в бензин

Химики научились получать бензин из пористого цеолита

N+1
Черная дыра промежуточной массы выдала себя пролетами сквозь аккреционный поток вблизи сверхмассивной черной дыры Черная дыра промежуточной массы выдала себя пролетами сквозь аккреционный поток вблизи сверхмассивной черной дыры

Пара из сверхмассивной черной дыры и черной дыры промежуточной массы

N+1
Открыть в приложении