Согласно симбиотической теории происхождения пластид и митохондрий, в процессе эволюции предшественниками этих органелл были сине-зелёные водоросли и бактерии. 1 Они оказались встроенными в клетку и постепенно превратились в хлоропласты и митохондрии. 1

Митохондрии произошли от аэробных бактерий (прокариотов), поселившихся некогда в предковой эукариотической клетке и «научившихся» симбиотически жить в ней. 4 В ходе эволюции митохондрии утратили генетическую автономию и потеряли способность к самостоятельному существованию. 2

Хлоропласты сформировались в результате симбиоза фототрофных прокариот (цианобактерий) с более крупными эукариотическими клетками водорослей или простейших, которые обладали способностью поглощать более мелкие клетки путём фагоцитоза и уже содержали митохондрии. 2 Клетка-хозяин не переварила аэробные фотосинтезирующие цианобактерии, а оставила для последующего использования их продуктов фотосинтеза, что дало преимущество эукариотам в борьбе за существование. 2 В ходе эволюции между этими двумя клетками установились симбиотические связи, которые привели к образованию из фототрофных прокариот (цианобактерий) полуавтономных органелл — хлоропластов. 2

В дальнейшем в результате естественного отбора митохондрии и хлоропласты утратили часть генетического материала и превратились в структуры с ограниченной автономией. 3