Simbiotski odnos prokariota rezultirao je evolucijom eukariotske stanice u kojoj se u staničnim odjeljcima omeđenim membranom odvijaju važni stanični procesi. Prema tome mitohondriji i kloroplasti predstavljaju potomke drevnih simbiotskih organizama koji su se naselili u drevnim prokariotskim stanicama domaćinima. Predak mitohondrija bio je primitivni oblik aerobne bakterije, a predak kloroplasta primitivni oblik cijanobakterije.
Kloroplasti su potomci fotosintetskih prokariota, najvjerojatnije cijanobakterija, a mitohondriji su potomci Gram-negativnih purpurnih bakterija koje su bile aerobni heterotrofi (slika 17.9.).
U prilog toj teoriji ide postojanje endosimbioze u prirodi, kao i sličnosti između eubakterija te mitohondrija i kloroplasta eukariotske stanice:
unutarnja membrana organela sadrži iste enzime i transportne sustave kao i plazma membrana modernih prokariota
mitohondriji i kloroplasti se razmnožavaju binarnom diobom poput bakterija
mitohondriji i kloroplasti sadrže golu kružnu dvolančanu DNA kao i većina prokariota
organeli sadrže tRNA, ribosome i sve ostale komponente potrebne za transkripciju i translaciju
osjetljivost ribosoma kloroplasta i mitohondrija na pojedine antibiotike pokazuju i ribosomi prokariota, dok ribosomi eukariota nisu osjetljivi na iste antibiotike:
- Ribosomi organela i prokariota (70S) osjetljivi su na antibiotike kao što su streptomicin, eritromicin, tetraciklin i kloramfenikol
- Ribosomi eukariotske stanice (80S) osjetljivi su na cikloheksimid
-
RNA-polimeraze bakterija, mitohondrija i kloroplasta inhibiraju se antibiotikom rifampicinom koji pak ne djeluje na RNA-polimerazu u jezgri
N-formil-met je prva aminokiselina u translaciji bakterija i mitohondrija
transkripcija i translacija u organelima ista je kao u bakterija
Slika 17.9. Endosimbiotska teorija (crtež Renata Horvat).
Simbiotska teorija prema tome objašnjava nastanak eukariotskih stanica, a mitohondriji i plastidi su potomci originalnih simbionata. U simbiotskom odnosu bakterija je s vremenom izgubila sposobnost da bude autonomna, a eukariotska stanica domaćin je preuzela funkciju simbionta poput oksidacijske respiracije i/ili fotosinteze. Tijekom evolucije prirodna selekcija utjecala je na fiksaciju mutacija genomskog materijala domaćina koje su pomogle očuvanju ili čak poboljšanju odnosa simbionata. Zbog toga je jezgra stanice domaćina vremenom preuzela neke od funkcija simbionta što je doprinjelo poboljšanju njihovog simbiotskog odnosa.