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

Титановое сердце на дисковых насосах Титановое сердце на дисковых насосах

Потребность в пересадке сердца в России составляет тысячи операций в год

Наука
«Паутина страха» и «Судная ночь в Аркадии»: чем пугают дарвинистский арахнохоррор и тихий постапокалипсис с Николасом Кейджем? «Паутина страха» и «Судная ночь в Аркадии»: чем пугают дарвинистский арахнохоррор и тихий постапокалипсис с Николасом Кейджем?

Фильмы ужасов, которые одинаково сильно любят темноту и жутких существ

Правила жизни
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
5 бунтарок, изменивших мир: чему всем нам стоит у них поучиться 5 бунтарок, изменивших мир: чему всем нам стоит у них поучиться

Выдающиеся женщины, которые своим протестом изменили ход истории

Psychologies
Никита Волков: «Делай всё во время и не сомневайся» Никита Волков: «Делай всё во время и не сомневайся»

Актер Никита Волков — о ремейках, выборе ролей и жизненном уроке на тему любви

VOICE
Теория суперструн Теория суперструн

Ученые нашли теорию, которая раскрывает все неразрешимые загадки Вселенной

Зеркало Мира
Ученые выявили самый действенный способ борьбы с приступом агрессии Ученые выявили самый действенный способ борьбы с приступом агрессии

Как справиться с гневом, если дыхательные практики и битье посуды не помогают?

ТехИнсайдер
Скрытые герои гоночной трассы: люди, без которых невозможны автогонки Скрытые герои гоночной трассы: люди, без которых невозможны автогонки

Мы решили рассказать о скрытых героях гоночной трассы

Maxim
Рецепт тех самых варенок: как в домашних условиях покрасить джинсы в модный цвет сезона «tie dye» Рецепт тех самых варенок: как в домашних условиях покрасить джинсы в модный цвет сезона «tie dye»

Зачем варили джинсы в СССР и как это делалось

ТехИнсайдер
Приседание плие: как правильно делать и каких ошибок избегать Приседание плие: как правильно делать и каких ошибок избегать

В классической хореографии приседания плие — основа для комплексных движений

РБК
5 инноваций, которые помогли тепловозам побороть паровозы 5 инноваций, которые помогли тепловозам побороть паровозы

Лишь в 1960-х стало окончательно понятно, что паровозу не тягаться с дизелем

ТехИнсайдер
Обстановка, приближенная к финальной Обстановка, приближенная к финальной

«Падение империи»: Алекс Гарленд приговаривает современность

Weekend
Две головы лучше: зачем российским предпринимателям развивать культуру партнерства Две головы лучше: зачем российским предпринимателям развивать культуру партнерства

В чем преимущества партнерских бизнес-отношений?

Forbes
«Мир очень неприятен, в нем трудно не впасть в отчаяние, а он как-то научился» «Мир очень неприятен, в нем трудно не впасть в отчаяние, а он как-то научился»

Как Владимир Набоков примирил себя с жизнью в чужих странах

Weekend
«Я могу сказать то, что  думаю, не опасаясь, понравится моя точка зрения или нет» «Я могу сказать то, что  думаю, не опасаясь, понравится моя точка зрения или нет»

Глава Capital Group, Павел Тё принадлежит к династии строителей

Правила жизни
Урал: от природной кладовой к промышленному производству Урал: от природной кладовой к промышленному производству

Когда мы говорим о природных богатствах России, прежде всего вспоминается Урал

Знание – сила
Мне не страшно Мне не страшно

Почему нас пугает возраст и как этому можно противостоять

VOICE
Чем полезна пшенная каша для организма: 4 свойства Чем полезна пшенная каша для организма: 4 свойства

Пшенная каша знакома всем, но не все знают, насколько она полезна для здоровья

РБК
Как выбрать профессию подростку, чтобы он стал счастливым взрослым Как выбрать профессию подростку, чтобы он стал счастливым взрослым

Как выстроить карьерную траекторию, чтобы помочь ребенку стать успешным

РБК
«Волноваться полезно»: 5 видов тревоги «Волноваться полезно»: 5 видов тревоги

Что лежит в основе тревоги и как использовать ее себе во благо?

Psychologies
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
Убийство в Люблино. Что делать при встрече с автохамами на дороге — советы эксперта Убийство в Люблино. Что делать при встрече с автохамами на дороге — советы эксперта

Что делать при встрече с автохамами на дороге?

СНОБ
«Олененок»: как история о неудачливом комике и его сталкерше стала суперхитом Netflix «Олененок»: как история о неудачливом комике и его сталкерше стала суперхитом Netflix

«Олененок»: шоу, которое внешней комедией исцеляет внутреннюю драму

Forbes
Все льготы Арктики: почему выгодно жить в регионах Крайнего Севера Все льготы Арктики: почему выгодно жить в регионах Крайнего Севера

Какие льготы получают жители Арктической зоны?

ФедералПресс
Министр ЖКХ и энергетики Приангарья: «Майнинг выходит из серой зоны» Министр ЖКХ и энергетики Приангарья: «Майнинг выходит из серой зоны»

Почему майнинг стал проблемой для коммунальных сфер в Иркутске?

ФедералПресс
Сценарист-фантаст и режиссер-провокатор: 9 фильмов Алекса Гарленда, которые стоит посмотреть Сценарист-фантаст и режиссер-провокатор: 9 фильмов Алекса Гарленда, которые стоит посмотреть

Освежите в памяти всю фильмографию Алекса Гарленда

Правила жизни
Оземпик: чем опасен препарат, который якобы помогает похудеть Оземпик: чем опасен препарат, который якобы помогает похудеть

Так ли безопасен Оземпик и можно ли худеть с его помощью?

Psychologies
Мария Кейдж Мария Кейдж

Модель Мария Кейдж об особенностях диджитал-показов и антитрендах

Grazia
«Смогу тратить свой заработок»: как женщины в XX веке искали оплачиваемую работу «Смогу тратить свой заработок»: как женщины в XX веке искали оплачиваемую работу

Отрывок из романа Мейв Бинчи «Зажги свечу»

Forbes
Какие тайны хранит бирюза Какие тайны хранит бирюза

Полудрагоценный камень бирюза всегда привлекал своей красотой

Зеркало Мира
Открыть в приложении