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

Сколько волков человеку надо Сколько волков человеку надо

Волк — прекрасный приспособленец и космополит

Наука
«Всё казалось нарочитым» «Всё казалось нарочитым»

Воспоминания современников о Петлюре и его времени противоречивы

Дилетант
Человеческий фактор Человеческий фактор

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

Вокруг света
Дорожные работы Дорожные работы

Как исчезает одна из двух главных российских бед (если по Гоголю)

СНОБ
Ученые пытаются понять, что делать с ледниковым шельфом Уилкинса. Он на грани и грозит катастрофой планете Ученые пытаются понять, что делать с ледниковым шельфом Уилкинса. Он на грани и грозит катастрофой планете

Ледниковый шельф Уилкинса в Антарктиде демонстрирует признаки нестабильности

Inc.
Неловкие вопросы, травля и города-призраки: лучшие новые книги для детей и подростков Неловкие вопросы, травля и города-призраки: лучшие новые книги для детей и подростков

Книги для детей и подростков, которые будет интересно читать и взрослым

Forbes
Управление неизбежностью: что делать до и после кибератаки Управление неизбежностью: что делать до и после кибератаки

Как подготовиться к киберинциденту и что нужно делать, когда он уже случился?

Forbes
«Эфиопия — наша!» «Эфиопия — наша!»

В 1936 году фашистская Италия ликовала: над столицей Эфиопии поднялся их флаг

Дилетант
«Люди, естественно, хотят сбежать от реальности» «Люди, естественно, хотят сбежать от реальности»

Андрей Золотарев о фильме «Сто лет тому вперед»

Weekend
5 причин, почему зумеры и миллениалы считают себя «почти нищими», хотя это не так 5 причин, почему зумеры и миллениалы считают себя «почти нищими», хотя это не так

Почти половина представителей поколений Z и Y тревожатся по поводу своих доходов

Psychologies
«Я сама себе лучший друг»: 6 неожиданных плюсов одиночества «Я сама себе лучший друг»: 6 неожиданных плюсов одиночества

Как изменяется жизнь, если понять, что вы сами себе лучший друг

Psychologies
История одной песни: первый хит СССР про освоение космоса, 1960 История одной песни: первый хит СССР про освоение космоса, 1960

Как Владимир Трошин написал свою культовую песню про космос?

Maxim
Огород как арт-объект Огород как арт-объект

Сажаем овощи не только правильно, но и красиво

Лиза
«Урал» из Испании и «Спартак» из Англии: как в мире появились тезки российских клубов «Урал» из Испании и «Спартак» из Англии: как в мире появились тезки российских клубов

Команды с привычными для болельщиков названиями существуют и в дальнем зарубежье

Forbes
Вездесущие карлики Вездесущие карлики

В чем может скрываться опасность наночастиц

Наука
Секс, мода и рок-н-ролл: из жизни ушел Роберто Кавалли Секс, мода и рок-н-ролл: из жизни ушел Роберто Кавалли

Каким был итальянский модельер Роберто Кавалли?

Forbes
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
Ты просто космос, Стася Ты просто космос, Стася

Стася Милославская о семейных ценностях и об изменениях в обществе

Правила жизни
Юлия Шляпникова: «Наличники». Мистический роман о родовых проклятиях Юлия Шляпникова: «Наличники». Мистический роман о родовых проклятиях

Призраки прошлого в мистическом романе Юлии Шляпниковой «Наличники»

СНОБ
5 шагов, которые помогут принять свое тело после травмы 5 шагов, которые помогут принять свое тело после травмы

Что может помочь справиться с переживаниями после травмы или инвалидности

Psychologies
«Режимы движения» и их влияние на системы автомобиля «Режимы движения» и их влияние на системы автомобиля

Зачем внедорожникам нужны «режимы движения»?

4x4 Club
Сдвинуть Землю и умереть: 5 удивительных фактов о самой мощной ГЭС в мире Сдвинуть Землю и умереть: 5 удивительных фактов о самой мощной ГЭС в мире

Говорят, эта ГЭС так велика, что её можно увидеть с Луны

ТехИнсайдер
Как проникнуть в суть сознания: взгляд ученых и буддистов Как проникнуть в суть сознания: взгляд ученых и буддистов

Можно ли понять, что чувствует другой человек?

Psychologies
Перед менопаузой есть «перименопауза». Вот как это влияет на психику женщин! Перед менопаузой есть «перименопауза». Вот как это влияет на психику женщин!

Как изменяется психологическое состояние женщины в зависимости от её возраста?

ТехИнсайдер
Сила притяжения: почему различия — не помеха любви Сила притяжения: почему различия — не помеха любви

На чем держится любовь?

Psychologies
Владимир Сурдин: «Ангара» получилась чистая, летает на керосине Владимир Сурдин: «Ангара» получилась чистая, летает на керосине

В чем преимущества «Ангары» перед «Протоном» и «Союзом», долетит ли она до Луны?

СНОБ
Только спокойствие! Только спокойствие!

Семь идей, которые помогут быстро успокоиться в стрессовой ситуации

Лиза
Что страшнее: устать или не уметь расслабляться? Что страшнее: устать или не уметь расслабляться?

Умеете ли вы определять меру собственной усталости?

Psychologies
До блеска До блеска

Как почистить украшения из золота в домашних условиях

Лиза
«Нужны еще десятилетия»: как «Арифметика добра» уже 10 лет решает проблему сиротства «Нужны еще десятилетия»: как «Арифметика добра» уже 10 лет решает проблему сиротства

Как связаны помощь зависимым людям и число детей в учреждениях?

Forbes
Открыть в приложении