A mitokondriumok és a zöld színtestek (kloroplasztok) saját DNS-ének hasonlósága a baktériumok sejtplazmájában található örökítőanyaggal nem véletlen, és az evolúció egyik érdekes nyomának tekinthető.
Az ilyen hasonlóságokat magyarázó elmélet az endoszimbiózis elmélet, amely szerint ezek az organellumok, mint a mitokondriumok és a kloroplasztok, eredetileg független, egysejtű organizmusok voltak, de az evolúció során más sejtekbe kerültek, és mutualisztikus kapcsolatot alakítottak ki a gazdasejtekkel.

Mitokondriumok:

A mitokondriumokra vonatkozó endoszimbiózis elmélet szerint ezek a sejtek valószínűleg egykor önálló baktériumok voltak, amelyek egy másik sejtbe, egy eukarióta sejtbe kerültek.
Az egysejtű organizmusok és a sejt közötti szimbiózis eredményeként a baktériumok (mitokondriumok) hozzájárultak az energiaellátáshoz a gazdasejt számára, mivel képesek voltak aerob oxidációval energiát előállítani.
Az evolúció során az együttműködés szorosabbá vált, és a mitokondriumokat a gazdasejt DNS-ébe integrálták, de néhány génjük megmaradt saját kör alakú DNS formájában.


Zöld színtestek (kloroplasztok):

Hasonlóan a mitokondriumokhoz, a zöld színtestekre vonatkozó endoszimbiózis elmélet azt állítja, hogy ezek a szervek is eredetileg önálló fotoszintetizáló baktériumok voltak.
Amikor ezek a baktériumok bekerültek egy gazdasejtbe, képesek voltak fotoszintézissel energiát termelni a gazda számára.
Az evolúció során a szimbiotikus kapcsolat kialakult, és a kloroplasztok is a gazdasejt DNS-ébe integrálódtak, de megtartották saját kör alakú DNS-üket.
Ez az endoszimbiózis elmélet jól magyarázza ezeknek az organellumoknak a kettős membránját, a saját kör alakú DNS-t és más jellemzőket. Az együttműködésnek köszönhetően mind a gazdasejt, mind a mitokondriumok és a kloroplasztok együttesen fejlődtek és alkották meg a mai eukarióta sejteket.