Гипотеза водорода — это модель, предложенная Уильямом Ф. Мартином и Миклошем Мюллером в 1998 году, которая описывает возможный путь возникновения митохондрии как эндосимбионта внутри прокариотического хозяина в археях , что привело к симбиотической ассоциации двух клеток, из которой могла возникнуть первая эукариотическая клетка ( симбиогенез ).
Согласно водородной гипотезе: [1] [2] [3] [4] [5]
Гипотеза отличается от многих альтернативных взглядов в рамках эндосимбиотической теории , которые предполагают, что первые эукариотические клетки развили ядро, но не имели митохондрий, 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 являются анаэробными митохондриями, которые производят АТФ , как правило, путем превращения пирувата в водород, углекислый газ и ацетат . Известны примеры из современной биологии, где метаногены группируются вокруг гидрогеносом внутри эукариотических клеток. Большинство теорий в рамках эндосимбиотической теории не рассматривают общее происхождение митохондрий и гидрогеносом. Гипотеза дает простое объяснение наблюдению, что эукариоты являются генетическими химерами с генами архейного и эубактериального происхождения. Более того, это означало бы, что археи и эукариоты разделились после того, как появились современные группы архей. Большинство теорий в рамках эндосимбиотической теории предсказывают, что некоторые эукариоты никогда не обладали митохондриями. Гипотеза водорода предсказывает, что примитивных эукариот без митохондрий никогда не существовало. За 15 лет после публикации гипотезы водорода это конкретное предсказание было проверено много раз и оказалось соответствующим наблюдениям. [1] [2] [3] [4] [5]
В 2015 году открытие и определение Lokiarchaeota ( архейной линии, обладающей расширенным генетическим репертуаром, включая гены, участвующие в ремоделировании мембран и структуре актинового цитоскелета) в качестве сестринской группы по отношению к эукариотам поставило под сомнение некоторые положения водородной гипотезы, поскольку Lokiarchaeota, по-видимому, не обладают метаногенезом. [6]