Formation de la cellule Eucaryote par symbioses successives
1- Cellule procaryote (eubactérie)
2- Perte de la paroi
3- Augmentation de la taille de la membrane, phagocytose, endocytose
4- Phagocytose d'une Archéobactérie
5- Perte de la membrane et de la paroi de l'Archéobactérie, mise en commun de l'information génétique
6- Apparition de la membrane nucléaire (a), du réticulum, de l'appareil de Golgi, du cytosquelette (b), et de protéines contractiles (c). La cellule eucaryote est mobile, son métabolisme est hétérotrophe anaérobie.
7- Phagocytose d'alpha-protéobactéries qui deviennent des symbiotes (perte de leur membrane externe) et sont les ancêtres des mitochondries. La cellule eucaryote est hétérotrophe aérobie.
8- Phagocytose de Cyanobactéries qui deviennent des symbiotes (perte de leur membrane externe) et sont les ancêtres des Chloroplastes. La cellule eucaryote est autotrophe par photosynthèse.
Le schéma ci-contre résume les étapes de la formation de la cellule eucaryote. Il s'agit de la théorie classique dans laquelle la mitochondrie est acquise par une cellule eucaryote déjà bien formée avec noyau et membranes (étape 6) que l'on nomme Archézoan. Une autre théorie suppose une symbiose précoce entre une Archée et une alpha-protéobactérie donnant un organisme sans noyau ni membrane ceux-ci ayant été acquis par la suite.
| Systèmes, fonctions | Origines supposées |
|---|---|
| Réplication de l'ADN | Archées (Crénarchées et Euryarchées) |
| Réparation de l'ADN | Archées et Bactéries |
| Transcription | Archées (Crénarchées et Korarchées) |
| Transcription y compris les ribosomes | Archées |
| Division cellulaire, remodelage de la membrane, phagocytose | Archées (Crénarchées) et Bactéries |
| Cytosquelette | Archées (Crénarchées pour l'actine, Euryarchées pour la tubuline) |
| Protéasome (dégradation des protéines défectueuses) | Archées |
| Système de signalisation de l'ubiquitine (marquage des protèines à dégrader) | Archées (en partie) |
| Exosome (dégradation de l'ARN) | Archées |
| Nucléopores et transport noyau cytoplasme | Bactéries |
| Chromatine, nucléosome | Archées et Bactéries |
| ARN interférence | Archées et Bactéries |
| Endomembranes et réticulum endoplasmique | Archées et Bactéries |
| Mitochondries/chaîne de transporteurs d'électrons | Bactéries |
Les principaux systèmes et machineries moléculaires des Eucaryotes se retrouvent chez les Procaryotes et surtout chez les Archées. L'interprétation la plus simple est de considérer la cellule Eucaryote comme résultant de symbioses successives entre Archées et Bactéries. Il faut cependant remarquer que certains systèmes comme le cytosquelette associent des éléments (actine et tubuline) provenant de 2 groupes différents d'Archées. Il ne faut pas forcément voir là le résultat d'une symbiose entre 2 Archées mais plutôt le fait que l'Archée à l'origine des Eucaryotes possédait à la fois de l'actine et de la tubuline. L’Eucaryote a conservé les deux protéines tandis que les 2 groupes différents d'Archées actuelles ont perdu chacun la faculté de fabriquer l'une des protéines.
Quoi qu'il en soit l'acquisition de la mitochondrie est une étape cruciale qui fonde la naissance des Eucaryotes puisque tous en possèdent (sauf dans les cas de parasitisme où elles ont été perdues secondairement). La diversification des Eucaryotes semble ensuite avoir été très rapide.