Согласно инвагинационной гипотезе, предковой формой эукариотической клетки был аэробный прокариот, который содержал несколько геномов, каждый из которых прикреплялся к клеточной оболочке. 35

Суть теории: органоиды эукариотических клеток образовались путём впячивания цитоплазматической мембраны с последующим отделением этих структур. 12 Образовывались шарики, окружённые мембраной и содержащие внутри цитоплазму и захваченные соединения и структуры. 12 В зависимости от того, что попало внутрь, сформировались разные органоиды. 1

В процессе дальнейшей эволюции произошло усложнение ядерного генома, появилась система цитоплазматических мембран. 5

Инвагинационная гипотеза объясняет наличие двух мембран в оболочке ядра, митохондрий и хлоропластов. 3 Однако она не может ответить на вопрос, почему биосинтез белка в хлоропластах и митохондриях в деталях соответствует таковому в современных прокариотических клетках, но отличается от биосинтеза белка в цитоплазме эукариотической клетки. 5