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

Квантовое превосходство Квантовое превосходство

«Квантовый компьютер – атомная бомба XX века»

ТехИнсайдер
10 автомобилей лихих 1990-х, которые были вовсе не такими крутыми, как принято считать 10 автомобилей лихих 1990-х, которые были вовсе не такими крутыми, как принято считать

Так ли хороши на самом деле культовые автомобили из 1990-х?

Maxim
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
Военная галерея Военная галерея

Перед главным залом Зимнего дворца несут вечную службу герои войны 1812 года

Дилетант
Количество против качества: почему не стоит доверять ИИ рассылку резюме Количество против качества: почему не стоит доверять ИИ рассылку резюме

Как работают сервисы массовой рассылки резюме и почему им нельзя доверять?

Inc.
Теперь можно! Теперь можно!

Устаревшие правила дизайна интерьера, которые давно пора нарушить

Лиза
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
Как знать Как знать

Какую династию можно считать успешной? Самую богатую, самую известную?

Правила жизни
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
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
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
10 цитат Роберто Кавалли об эпатаже, излишествах и главном желании каждого человека 10 цитат Роберто Кавалли об эпатаже, излишествах и главном желании каждого человека

Поклонники творчества Роберто Кавалли не забудут его талант и эпатажные выходки

Psychologies
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
На шпильках к звездам: как дизайнер обуви Кристиан Лубутен стал миллиардером На шпильках к звездам: как дизайнер обуви Кристиан Лубутен стал миллиардером

Как туфли с красной подошвой стали золотой жилой для Кристиана Лабутена?

Forbes
7 качеств, которые делают нас жертвами абьюзеров и манипуляторов 7 качеств, которые делают нас жертвами абьюзеров и манипуляторов

Какие личностные черты привлекают абьюзеров?

Psychologies
Образцово-показательная тюрьма: история легендарных питерских «Крестов» Образцово-показательная тюрьма: история легендарных питерских «Крестов»

Рассказываем про одну из самых легендарных тюрем России

ТехИнсайдер
Что такое ретроградный Меркурий с точки зрения науки Что такое ретроградный Меркурий с точки зрения науки

Почему простое положение планеты вызывает у людей такой страх и тревогу?

ТехИнсайдер
Как мы оказываемся в ловушке зависимых отношений: главная причина Как мы оказываемся в ловушке зависимых отношений: главная причина

Почему люди попадают в капкан чрезмерной эмоциональной зависимости?

Psychologies
10 умных лайфхаков по чистке холодильника: советы профессиональных клинеров 10 умных лайфхаков по чистке холодильника: советы профессиональных клинеров

Как облегчить чистку холодильника?

VOICE
Высоцкий, Рыбников и ансамбль «Арсенал». 100 пластинок «Мелодии»: отрывок из книги Высоцкий, Рыбников и ансамбль «Арсенал». 100 пластинок «Мелодии»: отрывок из книги

О том, как записывались эти альбомы и об историческом контексте их появления

СНОБ
Связывая микромир с громадной Вселенной Связывая микромир с громадной Вселенной

Физик-математик Дмитрий Горбунов – о космологии как науки об эволюции Вселенной

Знание – сила
Дреды вместо лаптей: почему сериал «Джентльмен в Москве» бьет мимо цели Дреды вместо лаптей: почему сериал «Джентльмен в Москве» бьет мимо цели

Каким вышел сериал о дореволюционном аристократе, застрявшем в 1920-х в Москве

Forbes
Татьяна Устинова: «Я научилась слушать» Татьяна Устинова: «Я научилась слушать»

Писательница Татьяна Устинова – об опыте работы телеведущей и детективах

Лиза
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
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
Химики разобрались в биосинтезе грамина Химики разобрались в биосинтезе грамина

Грамин образуется из триптофана в присутствии цитохрома P450

N+1
Па-де-де Па-де-де

Разговор об искусстве с основательницей и художественным руководителем ЦБШ

Grazia
Смерть, кушетка и платяной шкаф Смерть, кушетка и платяной шкаф

«По Фрейду»: психоаналитик и теолог отвечают не на те вопросы

Weekend
Безопасно ли чистить уши? Иногда этого делать не стоит Безопасно ли чистить уши? Иногда этого делать не стоит

Что можно и чего нельзя делать с ушной серой и чисткой ушей

ТехИнсайдер
Создавать свои тренды в производстве филамента Создавать свои тренды в производстве филамента

Как отец и сын Конаковы задают тренды в нише 3D-печати и производства филамента

Монокль
Открыть в приложении