細胞内共生説

葉緑体は藍藻(シアノバクテリア)、ミトコンドリアはプロテオバクテリア(好気性細菌の一種)という原核生物だった。従って、独自の遺伝子(DNA)を持ち分裂していた生物だった。

約20億年前、ある真核生物がプロテオバクテリアを取り込んだ。この時、共生相手を取り込んだ生物を宿主(しゅくしゅ)という。宿主の細胞の中でプロテオバクテリアはミトコンドリアへと変化し、宿主は菌類や動物へと進化した。

また、約10億年前、このプロテオバクテリアを取り込んだ細胞が藍藻(シアノバクテリア)も取り込み、シアノバクテリアが葉緑体へと変化して、この宿主は藻類や植物へと進化を遂げた。

プロテオバクテリアを取り込んでいない真核生物がその後生き残ったかは定かではないが、宿主の核DNA内にもミトコンドリアに関する遺伝子の痕跡がないとするMonocercomonoidesという生物が見つかっている。ミトコンドリアを取り込まない群の末裔とも考えられるが、全ての真核生物はミトコンドリアを取り込んだ共通の祖先から進化したとする説が有力であるために、祖先に一度存在してから二次的に失われたものとされている。

このように、細胞内小器官は細胞内共生に由来すると考えられているが、リボソームのように細胞が成立するよりも前から存在していたと思われるものもある。

実際に、ミトコンドリアや葉緑体などは、細胞とは異なる独自のゲノムDNAを持っており、しかもそれは原核生物に近い性質を持っている。

またこれらは、細胞内で自律的に増殖し、細胞内で活動をする。

つまり、これらは元々別の原核生物であり、真核生物の細胞内に共生的に侵入したことによりもたらされたと考えられている。

こういった、細胞内に共生している小器官を細胞内小器官(オルガネラ)という。

ミトコンドリアや葉緑体のほかに、小胞体、ゴルジ体、リボソームなどがあり、これらも宿主の管理下ではあるが、細胞内で増殖している。