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

После Ленина: гибель левой оппозиции После Ленина: гибель левой оппозиции

Как соратники тяжело больного Ленина начали ожесточённую борьбу за власть

Дилетант
Как вести себя с теми, кто хочет только брать и ничего не отдает взамен: 3 стратегии для работы Как вести себя с теми, кто хочет только брать и ничего не отдает взамен: 3 стратегии для работы

Ваши коллеги пытаются использовать окружающих, ничего не давая взамен?

Psychologies
Третье испытание «Старшипа» Третье испытание «Старшипа»

Очередной и очень ощутимый шаг вперед гигантского гибрида ракеты и звездолета

Наука
Наши поезда готовятся к взлету Наши поезда готовятся к взлету

Возможно ли в России развить и внедрить технологии магнитной левитации?

Монокль
Гадаем по наличникам. О чем может рассказать окно русского дома Гадаем по наличникам. О чем может рассказать окно русского дома

Кто ты, о чем мечтаешь, чего боишься – все это раньше можно было поведать миру

Лиза
Андрей Богатырев: «Кино — это прежде всего миф» Андрей Богатырев: «Кино — это прежде всего миф»

Режиссер Андрей Богатырев о том, как кино интерпретирует историческую реальность

Монокль
Сетевое мошенничество индуцировало эротоманию у пожилой венгерки Сетевое мошенничество индуцировало эротоманию у пожилой венгерки

Психиатры описали случай эротомании, индуцированной онлайн-мошенничеством

N+1
От заката до заката От заката до заката

«Судная ночь в Аркадии»: Николас Кейдж после очередного конца света

Weekend
Кто такой колумбийский виолончелист Анджело Торрес, годами обманывавший девушек и российских звезд Кто такой колумбийский виолончелист Анджело Торрес, годами обманывавший девушек и российских звезд

История российского «афериста из „Тиндера“», достойная экранизации

Maxim
Арт-дилер Денис Арцинович: «Продолжать паразитировать на имени Фаберже неправильно» Арт-дилер Денис Арцинович: «Продолжать паразитировать на имени Фаберже неправильно»

Денис Арцинович о лаврах Фаберже и выборе между живыми и умершими художниками

СНОБ
Страна восходящего солнца: что нужно знать о жизни в Японии — топ любопытных фактов Страна восходящего солнца: что нужно знать о жизни в Японии — топ любопытных фактов

А что вам известно о жизни в Японии?

ТехИнсайдер
Эксперт фен-шуй раскрыла секрет гармоничного пространства даже в небольшой студии Эксперт фен-шуй раскрыла секрет гармоничного пространства даже в небольшой студии

Что поможет восстановить гармонию энергий и баланс в квартире-студии

VOICE
Хитрая, откровенная, бесстрашная: 10 альбомов Тейлор Свифт от худшего к лучшему Хитрая, откровенная, бесстрашная: 10 альбомов Тейлор Свифт от худшего к лучшему

Подробно рассматриваем все альбомы Тейлор Свифт

Правила жизни
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
Для полного счастья Для полного счастья

Чтобы придумать систему питания для полных женщин, нужно быть одной из них

Лиза
Па-де-де Па-де-де

Разговор об искусстве с основательницей и художественным руководителем ЦБШ

Grazia
Последствия неправильной сушки: как помыть зонт, чтобы избавиться от затхлого запаха Последствия неправильной сушки: как помыть зонт, чтобы избавиться от затхлого запаха

Как правильно мыть зонт дома?

ТехИнсайдер
Как успокоить любимую женщину? Как успокоить любимую женщину?

Как оставаться целым, когда эмоции партнера зашкаливают?

Maxim
Ярослава Пулинович: «Земля Эльзы». Фрагмент из монолога Ярослава Пулинович: «Земля Эльзы». Фрагмент из монолога

«Наташина мечта»: отрывок из сборника драматурга Ярославы Пулинович

СНОБ
Рубенс и философский пессимизм. Отрывок из книги Рубенс и философский пессимизм. Отрывок из книги

Отрывок из книги «Пьяный Силен. О богах, козлах и трещинах в реальности»

СНОБ
Жемчужина России. Путешествие в сердце Тувы Жемчужина России. Путешествие в сердце Тувы

Тыва — регион контрастов, где можно увидеть и вечную мерзлоту, и дюны пустыни

VOICE
Мамин бродяга: как Чарли Чаплин стал символом кино Мамин бродяга: как Чарли Чаплин стал символом кино

Как сэр Чарльз Спенсер прошел путь до грустного клоуна и повлиял на кинематограф

Правила жизни
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
Все гениальное просто: 5 привычных предметов мебели с интересной историей Все гениальное просто: 5 привычных предметов мебели с интересной историей

Интересная история разработки стоит за каждым из этих предметов мебели

ТехИнсайдер
Костенки: родина всех европейцев? Костенки: родина всех европейцев?

Человек разумный появился 40 тыс. лет назад именно здесь — в Костенках!

Зеркало Мира
Секс, Кафка и атомная бомба. О чем может рассказать аниме Секс, Кафка и атомная бомба. О чем может рассказать аниме

Четыре фильма, которые изменят ваши представления об аниме

СНОБ
Темная история Темная история

Нарушение пигментации встречается у 70% людей, но из-за чего она возникает?

Лиза
Один метр. Один килограмм. Одна гордость Один метр. Один килограмм. Одна гордость

Признание первенства Советов в космосе смешано с обидой, завистью и досадой

Монокль
«Если коммерции нет, это уже музей, а не бренд» «Если коммерции нет, это уже музей, а не бренд»

Почему продолжать семейное дело – это в первую очередь большая ответственность

Правила жизни
Отлично выглядите: почему некоторым людям так трудно принимать комплименты Отлично выглядите: почему некоторым людям так трудно принимать комплименты

Что делать, если похвала для вас хуже критики?

Inc.
Открыть в приложении