Közel négy milliárd évvel ezelőtt jelentek meg az első életformák a Földön, és ezek voltak a legkorábbi baktériumok. Ezek a baktériumok az idő múlásával fejlődtek, és végül a sokféle életformába ágaztak. A baktériumok az úgynevezett prokarióták, egysejtű entitások csoportjába tartoznak, amelyek nem tartalmaznak membránokkal kötött belső struktúrákat. A organizmusok másik osztálya az eukarióták, amelyeknek membránhoz kötött magja és egyéb szerkezete van. A mitokondrium, amely energiát szolgáltat a sejt számára, ezen membránhoz kötött struktúrák egyike, az úgynevezett organellák. A kloroplasztok a növényi sejtek organellái, amelyek táplálékot képesek előállítani. Ennek a két organellának sok közös vonása van a baktériumokkal, és valójában közvetlenül belőlük fejlődhetett ki.
Külön genomok
A baktériumok DNS-jüket, a géneket tartalmazó molekulát körkörös komponensekben, az úgynevezett plazmidokban hordozzák. A mitokondriumok és a kloroplasztik saját plazmidszerű szerkezetekben hordozott DNS-sel rendelkeznek. Ezenkívül a mitokondriumok és a kloroplasztok DNS-je, csakúgy, mint a baktériumoké, nem kötődik a DNS-t megkötő hisztonoknak nevezett védőszerkezetekhez. Ezek az organellumok saját DNS-t készítenek, és a fehérje szintetizálják a sejt többi részétől függetlenül.
Protein szintézis
A baktériumok fehérjéket alkotnak riboszómának nevezett szerkezetekben. A fehérje-előállítási folyamat ugyanazzal az aminosavval kezdődik, amely a fehérjéket alkotó 20 alegység egyike. Ez a kiindulási aminosav N-formil-metionin baktériumokban, valamint mitokondriumokban és kloroplasztokban. Az N-formil-metionin a metionin aminosav egy másik formája; a sejt többi riboszómájában előállított fehérjéknek eltérő a kezdő jele - a sima metionin. Ezenkívül a kloroplaszt riboszómák nagyon hasonlítanak a bakteriális riboszómákhoz és különböznek a sejt riboszómáitól.
Replikáció
A mitokondriumok és a kloroplasztikok ugyanúgy többet hoznak magukból, mint a a baktériumok szaporodnak. Ha a mitokondriumokat és a kloroplasztokat eltávolítják a sejtekből, akkor a sejt nem képes többé előállítani ezeket az organellákat az eltávolítottak helyettesítésére. Ezeknek az organellumoknak a reprodukciója csak a baktériumok által alkalmazott ugyanazon módszerrel lehetséges: a bináris hasadás. A baktériumokhoz hasonlóan a mitokondriumok és a kloroplasztikok is növekednek, megduplázzák DNS-jüket és más struktúráikat, majd két azonos organellára osztódnak.
Érzékenység az antibiotikumokkal szemben
Úgy tűnik, hogy a mitokondriális és a kloroplaszt működését veszélyezteti ugyanazok az antibiotikumok, amelyek problémákat okoznak a baktériumoknak. Az antibiotikumok, például a sztreptomicin, a kloramfenikol és a neomicin elpusztítják a baktériumokat, de károsítják a mitokondriumokat és a kloroplasztokat is. Például a klóramfenikol hat a riboszómákra, a sejtek szerkezeteire, amelyek a fehérjetermelés helyszínei. Az antibiotikum specifikusan hat a bakteriális riboszómákra; sajnos ez a mitokondriumok riboszómáit is érinti - fejezi be Dr. Alison E. 2012-es tanulmányát. Barnhill és munkatársai az Iowa Állami Egyetem Állatorvostudományi Főiskoláján, és megjelentek az "Antimikrobiális szerek és kemoterápia" folyóiratban.
Az endoszimbiotikus elmélet
A kloroplasztok, a mitokondriumok és a baktériumok közötti szembetűnő hasonlóság miatt a tudósok elkezdték vizsgálni egymás közötti kapcsolatukat. Lynn Margulis biológus 1967-ben dolgozta ki az endoszimbióta elméletet, elmagyarázva az eukarióta sejtekben található mitokondriumok és kloroplasztok eredetét. Dr. Margulis elmélete szerint mind a mitokondriumok, mind a kloroplasztok a prokarióta világból származnak. A mitokondriumok és a kloroplasztok valójában maguk is prokarióták voltak, egyszerű baktériumok, amelyek kapcsolatot alakítottak ki a gazdasejtekkel. Ezek a gazdasejtek prokarióták voltak, amelyek nem voltak képesek oxigénben gazdag környezetben élni, és elnyelték ezeket a mitokondriális prekurzorokat. Ezek a gazdaszervezetek táplálékot szolgáltattak lakóiknak, cserébe azért, hogy képesek túlélni egy mérgező oxigéntartalmú környezetben. A növényi sejtek kloroplasztjai a cianobaktériumokhoz hasonló organizmusokból származhatnak. A kloroplaszt prekurzor szimbiotikusan él a növényi sejtekkel, mert ezek a baktériumok élnének ellátják gazdájukat glükóz formájában étellel, míg a gazdasejtek biztonságos helyet kínálnának élő.