Hypothèse de l'hydrogène - Hydrogen hypothesis
L' hypothèse de l'hydrogène est un modèle proposé par William F.Martin et Miklós Müller en 1998 qui décrit une manière possible dont la mitochondrie est apparue comme un endosymbionte au sein d'un archéon (classé comme procaryote incontestable à cette époque), donnant lieu à une association symbiotique de deux cellules à partir desquelles la première cellule eucaryote aurait pu surgir ( symbiogenèse ).
Selon l'hypothèse de l'hydrogène:
- L'hôte qui a acquis la mitochondrie était un archéon dépendant de l' hydrogène , peut-être similaire en physiologie à une archée méthanogène moderne , qui utilise l'hydrogène et le dioxyde de carbone pour produire du méthane ;
- La future mitochondrie était une eubactérie anaérobie facultative qui produisait de l'hydrogène et du dioxyde de carbone comme sous-produits de la respiration anaérobie ;
- Une relation symbiotique entre les deux a commencé, basée sur la dépendance à l'hydrogène de l'hôte ( syntrophie anaérobie ).
Mécanisme
L'hypothèse diffère de nombreuses vues alternatives dans le cadre de la théorie endosymbiotique , qui suggèrent que les premières cellules eucaryotes ont développé un noyau mais manquaient de mitochondries, ces dernières étant apparues lorsqu'un eucaryote a englouti une bactérie primitive qui est finalement devenue la mitochondrie. L'hypothèse attache une importance évolutive aux hydrogénosomes et fournit une justification de leur ascendance commune avec les mitochondries. Les hydrogénosomes sont des mitochondries anaérobies qui produisent de l' ATP , en règle générale, en convertissant le pyruvate en hydrogène, en dioxyde de carbone et en acétate . Des exemples de la biologie moderne sont connus où les méthanogènes se regroupent autour des hydrogénosomes dans les cellules eucaryotes. La plupart des théories dans le cadre de la théorie endosymbiotique ne traitent pas de l'ascendance commune des mitochondries et des hydrogénosomes. L'hypothèse fournit une explication simple de l'observation selon laquelle les eucaryotes sont des chimères génétiques avec des gènes d'ascendance archéologique et eubactérienne. De plus, cela impliquerait que les archées et les eucarya se sont séparés après l'apparition des groupes modernes d'archées. La plupart des théories dans le cadre de la théorie endosymbiotique prédisent que certains eucaryotes n'ont jamais possédé de mitochondries. L'hypothèse de l'hydrogène prédit qu'aucun eucaryote primitivement dépourvu de mitochondrie n'a jamais existé. Au cours des 15 années qui ont suivi la publication de l'hypothèse de l'hydrogène, cette prédiction spécifique a été testée à plusieurs reprises et s'est avérée en accord avec l'observation.
En 2015, la découverte et le placement des Lokiarchaeota (une lignée archéenne possédant un répertoire génétique élargi comprenant des gènes impliqués dans le remodelage membranaire et la structure du cytosquelette de l' actine ) en tant que groupe frère des eucaryotes ont remis en question des principes particuliers de l'hypothèse de l'hydrogène, comme semble manque de méthanogenèse.