Водородная гипотеза
Водородная гипотеза — это модель, предложенная Уильямом Ф. Мартином и Миклошем Мюллером в 1998 году, которая описывает возможный способ, которым митохондрия возникла как эндосимбионт внутри прокариотического хозяина в архее , приводя к симбиотической ассоциации двух клеток, из которых первая эукариотическая клетка могла возникнуть ( симбиогенез ).
Согласно водородной гипотезе: [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]
- Хозяевами, приобретшими митохондрии, были археи водородозависимые , возможно, сходные по физиологии с современными метаногенными архей, использующими водород и углекислый газ для производства метана ;
- Будущая митохондрия представляла собой факультативно анаэробную эубактерию , производившую водород и углекислый газ в качестве побочных продуктов анаэробного дыхания ;
- Между ними начались симбиотические отношения, основанные на водородной зависимости хозяина (анаэробная синтрофия ).
Механизм
[ редактировать ]Эта гипотеза отличается от многих альтернативных взглядов в рамках эндосимбиотической теории , которые предполагают, что первые эукариотические клетки развили ядро, но не имели митохондрий, причем последние возникли, когда эукариот поглотил примитивную бактерию , которая в конечном итоге стала митохондрией. Гипотеза придает эволюционное значение гидрогеносомам и дает обоснование их общего происхождения с митохондриями. Гидрогеносомы — анаэробные митохондрии, вырабатывающие АТФ путем, как правило, превращения пирувата в водород, углекислый газ и ацетат . Из современной биологии известны примеры, когда метаногены группируются вокруг гидрогеносом внутри эукариотических клеток. Большинство теорий в рамках эндосимбиотической теории не затрагивают общее происхождение митохондрий и гидрогеносом. Гипотеза дает прямое объяснение наблюдения о том, что эукариоты представляют собой генетические химеры с генами архейного и эубактериального происхождения. Более того, это означало бы, что археи и эукарии разделились после появления современных групп архей. Большинство теорий внутри Основы эндосимбиотической теории предсказывают, что некоторые эукариоты никогда не обладали митохондриями. Водородная гипотеза предсказывает, что никогда не существовало примитивных эукариот, лишенных митохондрий. За 15 лет, прошедших после публикации водородной гипотезы, это конкретное предсказание было проверено много раз и признано согласующимся с наблюдениями. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]
В 2015 году открытие и размещение Lokiarchaeota ( линия архей, обладающая расширенным генетическим репертуаром, включая гены, участвующие в ремоделировании мембран и структуре актинового цитоскелета) в качестве сестринской группы эукариотов поставило под сомнение отдельные положения водородной гипотезы, поскольку Lokiarchaeota, по-видимому, отсутствует метаногенез. [ 6 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Эмбли ТМ и Мартин В. (2006). «Эукариотическая эволюция, изменения и проблемы» . Природа . 440 (7084): 623–630. Бибкод : 2006Natur.440..623E . дои : 10.1038/nature04546 . ПМИД 16572163 . S2CID 4396543 .
- ^ Jump up to: а б Лейн, Ник (2005). Власть, секс, самоубийство: митохондрии и смысл жизни . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-920564-6 .
- ^ Jump up to: а б Лопес-Гарсия П. и Морейра Д. (1999). «Метаболический симбиоз у происхождения эукариот». Тенденции биохимической науки . 24 (3): 88–93. дои : 10.1016/S0968-0004(98)01342-5 . ПМИД 10203753 .
- ^ Jump up to: а б Мартин В. и Мюллер М. (1998). «Водородная гипотеза первых эукариот». Природа . 392 (6671): 37–41. Бибкод : 1998Natur.392...37M . дои : 10.1038/32096 . ПМИД 9510246 . S2CID 338885 .
- ^ Jump up to: а б Пул А.М. и Пенни Д. (2007). «Оценка гипотез происхождения эукариот». Биоэссе . 29 (1): 74–84. doi : 10.1002/bies.20516 . ПМИД 17187354 .
- ^ Спанг, Аня; Пила, Джимми Х.; Йоргенсен, Штеффен Л.; Заремба-Недзведска, Катажина; Мартин, Джоран; Линд, Андерс Э.; ван Эйк, Роэл; Шлепер, Криста; Гай, Лайонел; Эттема, Тийс Дж.Г. (2015). «Сложные археи, заполняющие пропасть между прокариотами и эукариотами» . Природа . 521 (7551): 173–179. Бибкод : 2015Natur.521..173S . дои : 10.1038/nature14447 . ПМЦ 4444528 . ПМИД 25945739 .