Taxonomi och fylogeni (de sätt på vilka levande saker är knutna, kategoriserade och namngivna) kolliderar slutligen till ursprungsfrågor: vem gifte sig med vem och som ursprungligen gillade begettersna, och så vidare. Några av det är ganska enkelt, med gradvis anpassning till gradvis förändrade förhållanden. Andra gånger verkar dramatiska förändringar i förhållandena driva plötslig och betydande evolutionär förändring. Och ibland gör en olycklig händelse helt enkelt ett stort stänk i den evolutionära dammen. Ursprungen av eukaryoter verkar ha inkluderat ett stort stänk i form av endosymbios, ett tillstånd där olika organismer lever tillsammans, en i den andra.
Nukleotiska celler har blivit två kraftfulla, ömsesidigt stödjande organeller: mitokondrion och kloroplast:
- Mitokondrionen förbrukar syre för att effektivt extrahera energi från kolkällor som glukos, som producerar koldioxid och vatten i processen.
- Kloropladan förbrukar vatten och koldioxid eftersom det tar energi från ljus och trampar det till glukos kemiska energi, vilket frigör syre i processen.
Endosymbiotisk teori föreslår att dessa organeller var en gång prokaryota celler, som levde inne i större värdceller. Prokaryoterna kan initialt ha varit parasiter eller till och med en avsedd måltid för den större cellen, på något sätt undviker matsmältningen.
Oavsett orsaken till deras inledande internering, kan dessa prokaryoter snart ha blivit villiga fångar till en tacksam vårdare. Fångarnas prokaryoter kan ha gett viktiga näringsämnen (i fråga om primitiv kloroplast) eller hjälpt till att utnyttja syre för att extrahera energi (i fråga om primitiv mitokondrion). Prokaryterna skulle i sin tur ha fått skydd och en stadig miljö för att leva.
Flera bevislinjer stödjer endosymbiotisk teori. Endosymbios observeras annorstädes i biologi. Mitokondrier och kloroplaster har spännande likheter i struktur, reproduktion, biokemi och genetisk smink till vissa prokaryoter. Det klara faktum att mitokondrier och kloroplaster har egen genetisk information argumenterar för teorin.
Eftersom nästan alla eukaryoter har någon form av mitokondrier, medan endast fotosyntetiska eukaryoter har kloroplaster, har det föreslagits att endosymbios inträffade två gånger i serie. För det första togs en aerob (syreanvändande) heterotrofisk prokaryot in av en större värdcell.Med tiden utvecklades prokaryoten tillsammans med värden, så småningom att bli något som en mitokondrion. Därefter togs en fotosyntetisk prokaryot in av en mitokondrioninnehållande cell. Denna modell av eukaryot ursprung kallas seriell endosymbios.