Mitochondrien und Chloroplasten entwickelten sich vollständig innerhalb komplexer Zellen und haben keine evolutionäre Beziehung zu Bakterien.

Mitochondrien und Chloroplasten sind Strukturen innerhalb komplexer Zellen. Mitochondrien helfen Zellen, nutzbare Energie aus Nahrung zu gewinnen; Chloroplasten betreiben bei Pflanzen und Algen Photosynthese.

Lange lag deshalb die Annahme nahe, diese Strukturen hätten sich vollständig innerhalb solcher Zellen entwickelt.

Eine andere Idee besagte, dass sie ursprünglich selbstständige Bakterien waren.

Nach diesem endosymbiotischen Modell nahm eine frühe Wirtszelle ein Bakterium auf, verdaut es aber nicht. Beide Partner profitierten: Das Bakterium lieferte nützliche Stoffwechselfunktionen, während der Wirt Schutz und Nährstoffe bot. Über viele Generationen wurde die Partnerschaft dauerhaft, und das Bakterium verlor einen großen Teil seiner Selbstständigkeit.

Die heutigen Organellen bewahren Spuren dieser Geschichte. Mitochondrien und Chloroplasten besitzen eigene DNA, teilen sich ähnlich wie Bakterien und verwenden Ribosomen, die sich von jenen im übrigen Zellinneren unterscheiden. Auch ihre Membranen und viele Gene zeigen klare bakterielle Verwandtschaft.

Molekulare Vergleiche machten die Herkunft besonders überzeugend. Mitochondrien gehen auf eine bakterielle Abstammungslinie zurück; Chloroplasten auf Cyanobakterien, also jene Bakteriengruppe, die sauerstoffbildende Photosynthese betreibt.

Viele Gene der ursprünglichen Bakterien sind inzwischen in den Zellkern des Wirts gewandert. Moderne Mitochondrien und Chloroplasten sind daher keine frei lebenden Bakterien mehr, ihre bakterielle Herkunft ist jedoch gut etabliert.