Cerca de 1,5 bilhão de anos atrás, bactérias primitivas passaram a residir dentro de células maiores, resultando em um relacionamento íntimo que moldaria a evolução de seres multicelulares mais complexos. A célula maior era eucariótica, o que significa que continha organelas - estruturas rodeadas por membranas, mas a célula bacteriana procariótica não tinha tal arranjo. As células maiores temiam o oxigênio, um veneno para sua existência, mas as células menores usavam o oxigênio para produzir energia na forma da molécula trifosfato de adenosina, ou ATP. A célula eucariótica envolveu a bactéria de forma predatória, mas de alguma forma, o predador não digeriu a presa. Predador e presa tornaram-se mutuamente dependentes. A ex-bióloga da Universidade de Boston Lynn Margulis citou este cenário endossimbiótico em sua teoria da origem das mitocôndrias, as fábricas de energia das células e a razão de suas inúmeras semelhanças com as bactérias células.
Tamanho e forma
Com base apenas na aparência, os cientistas podem traçar uma relação entre mitocôndrias e bactérias. As mitocôndrias têm formas rechonchudas, semelhantes a jujubas, semelhantes às bactérias bacilos em forma de bastonete. O bacilo médio varia entre 1 e 10 mícrons de comprimento, e as mitocôndrias das células vegetais e animais medem no mesmo intervalo. Essas observações superficiais constituem uma linha de evidência que apóia a teoria de que as células eucarióticas primitivas engolfaram as células bacterianas, formando relações mutuamente benéficas.
Método de Divisão
Bactérias se reproduzem em um processo chamado fissão; quando uma bactéria atinge um tamanho predeterminado, ela se espreme no meio, criando dois organismos. Nas células eucarióticas, as mitocôndrias se replicam em um processo semelhante. O centro de comando da célula, ou núcleo, sinaliza à célula para produzir organelas, geralmente antes de um evento de divisão celular; entretanto, apenas as mitocôndrias - e os cloroplastos das plantas - se reproduzem. Enquanto outras organelas podem ser feitas de substâncias dentro da célula, mitocôndrias e cloroplastos devem se dividir para aumentar seu número. Quando o suprimento de energia na forma de ATP se esgota, as mitocôndrias se dividem para formar mais mitocôndrias para a produção de energia.
Membrana
As mitocôndrias possuem membranas interna e externa, sendo que a membrana interna consiste em dobras chamadas cristas. As membranas das células bacterianas têm dobras chamadas mesossomos que se assemelham às cristas. A produção de energia ocorre nessas dobras. A membrana mitocondrial interna contém os mesmos tipos de proteínas e substâncias gordurosas que a membrana plasmática bacteriana. A membrana mitocondrial externa e a parede celular das bactérias também contêm estruturas semelhantes. As substâncias fluem livremente para dentro e para fora das membranas externas das mitocôndrias e das paredes celulares externas das bactérias; entretanto, tanto as membranas mitocondriais internas quanto as membranas plasmáticas das bactérias restringem a passagem de muitas substâncias.
Tipo de DNA
As células procarióticas e eucarióticas usam DNA para transportar o código para fazer proteínas. Enquanto as células eucarióticas carregam DNA de fita dupla na forma de uma escada torcida chamada hélice, as células bacterianas têm seu DNA em alças circulares chamadas plasmídeos. As mitocôndrias também carregam seu próprio DNA para fazer suas próprias proteínas, independente do resto da célula; como as bactérias, as mitocôndrias também incorporam seu DNA em alças. Uma mitocôndria média contém entre dois e 10 desses plasmídeos. Essas estruturas contêm as informações necessárias para executar todos os processos, incluindo a replicação, dentro das mitocôndrias ou bactérias.
Ribossomos e síntese de proteínas
As proteínas desempenham todas as funções dentro das células, e a fabricação de proteínas, ou síntese de proteínas, constitui uma das principais funções da célula. Toda a síntese de proteínas ocorre somente dentro de estruturas esféricas chamadas ribossomos, que estão espalhadas por toda a célula. As mitocôndrias carregam seus próprios ribossomos para produzir as proteínas de que precisam. Análises microscópicas e químicas revelam que a estrutura dos ribossomos mitocondriais parece mais semelhante aos ribossomos bacterianos do que aos ribossomos das células eucarióticas. Além disso, certos antibióticos, embora inócuos para as células eucarióticas, afetam a síntese de proteínas nas mitocôndrias e bactérias, indicando que o mecanismo de síntese de proteínas na mitocôndria é semelhante ao das bactérias, em vez de células eucarióticas.