Гипотеза водорода - Hydrogen hypothesis

В водородная гипотеза это модель, предложенная Уильям Ф. Мартин и Миклоша Мюллера в 1998 г., который описывает возможный способ, которым митохондрия возник как эндосимбионт в пределах Археон (классифицируется как несомненный прокариот в то время), что привело к симбиотический объединение двух ячеек, из которых первая эукариотическая клетка мог возникнуть (симбиогенез ).

Согласно водородной гипотезе:^{[1][2][3][4][5]}

• Хозяин, который приобрел митохондрию, был водород -зависимый археон, возможно, схожий по физиологии с современным метаногенный археи, которые используют водород и углекислый газ производить метан;
• Будущая митохондрия была факультативно анаэробный эубактерии которые производили водород и углекислый газ в качестве побочных продуктов анаэробное дыхание;
• Между ними начались симбиотические отношения, основанные на водородной зависимости хозяина (анаэробная синтрофия ).

Механизм

Гипотеза отличается от многих альтернативных взглядов в рамках эндосимбиотическая теория рамки, которые предполагают, что первые эукариотические клетки развил ядро, но не имел митохондрий, последние возникли, когда эукариот поглотил примитивные бактерия это в конечном итоге стало митохондрией. Гипотеза придает эволюционный значение для гидрогеносомы и дает обоснование их общего происхождения с митохондриями. Гидрогеносомы - это анаэробные митохондрии, производящие АТФ путем, как правило, преобразования пируват в водород, диоксид углерода и ацетат. Известны примеры из современной биологии, когда метаногены группируются вокруг гидрогеносом внутри эукариотических клеток. Большинство теорий в эндосимбиотическая теория рамки не обращаются к общему происхождению митохондрий и гидрогеносом. Гипотеза дает прямое объяснение наблюдению, что эукариоты являются генетическими химеры с генами архей и эубактерий. Более того, это означало бы, что археи и эукарии разделились после появления современных групп архей. Большинство теорий в эндосимбиотическая теория рамки предсказывают, что некоторые эукариоты никогда не обладали митохондриями. Гипотеза водорода предсказывает, что эукариот, лишенных примитивных митохондрий, никогда не существовало. За 15 лет, прошедших после публикации гипотезы о водороде, это конкретное предсказание было проверено много раз, и было обнаружено, что оно согласуется 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 актин структура цитоскелета) как сестринская группа эукариот поставила под сомнение определенные принципы водородной гипотезы, поскольку у Lokiarchaeota, по-видимому, отсутствует метаногенез.^[6]

Смотрите также

• Archezoa

Рекомендации

1. Эмбли TM и Мартин В. (2006). «Эукариотическая эволюция, изменения и проблемы». Природа. 440 (7084): 623–630. Дои:10.1038 / природа04546. PMID  16572163.
2. Лейн, Ник (2005). Власть, секс, самоубийство: митохондрии и смысл жизни. Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-920564-6.
3. Лопес-Гарсиа П. и Морейра Д. (1999). «Метаболический симбиоз у истоков эукариот». Тенденции Biochem Sci. 24 (3): 88–93. Дои:10.1016 / S0968-0004 (98) 01342-5. PMID  10203753.
4. Мартин В. и Мюллер М. (1998). «Гипотеза водорода для первого эукариота». Природа. 392 (6671): 37–41. Дои:10.1038/32096. PMID  9510246.
5. Пул А.М. и Пенни Д. (2007). «Оценка гипотез происхождения эукариот». BioEssays. 29 (1): 74–84. Дои:10.1002 / bies.20516. PMID  17187354.
6. Спанг, Аня; Пила, Джимми Х .; Jørgensen, Steffen L .; Заремба-Недзведска, Катаржина; Мартейн, Джоран; Линд, Андерс Э .; ван Эйк, Роэль; Шлепер, Криста; Гай, Лайонел; Эттема, Тиджс Дж. Г. (2015). «Сложные археи, которые преодолевают разрыв между прокариотами и эукариотами». Природа. 521 (7551): 173–179. Дои:10.1038 / природа14447. ЧВК  4444528. PMID  25945739.