Taksonomi og fylogeni (måtene som levende ting er knyttet til, kategorisert og navngitt) til slutt koker ned til spørsmål av opprinnelse: hvem tok seg til hvem og som opprinnelig begav begetters, og så videre. Noen av begettingene er ganske enkle, med gradvis tilpasning til gradvis endrede forhold. Andre ganger virker dramatiske endringer i forhold til å kjøre plutselig og betydelig evolusjonær endring. Og noen ganger gjør en tilfeldig begivenhet ganske enkelt et stort sprut i den evolusjonære dammen. Opprinnelsen til eukaryoter ser ut til å ha medført et stort sprut i form av endosymbiose, en tilstand der forskjellige organismer lever sammen, den ene i den andre.
Nøkkelen til suksess for eukaryote celler har vært to kraftige, gjensidig støttende organeller: mitokondrion og kloroplast:
- Mitokondrionen bruker oksygen for å effektivt utvinne energi fra karbonkilder som glukose, produserer karbondioksid og vann i prosessen.
- Kloroplasten forbruker vann og karbondioksid da det fanger energi fra lys og trakter det inn i glukosens kjemiske energi, og frigjør oksygen i prosessen.
Endosymbiotisk teori foreslår at disse organeller var en gang prokaryotiske celler, som bor i større vertsceller. Prokaryotene kan i utgangspunktet være parasitter eller til og med et tilsiktet måltid for den større cellen, noe som unngår fordøyelse.
Uansett årsak til deres første internering, kan disse prokaryotene snart blitt villige fanger til en takknemlig leder. Fangslens prokaryoter kunne ha gitt viktige næringsstoffer (i tilfelle av det primitive kloroplast) eller bidratt til å utnytte oksygen for å trekke ut energi (i tilfelle av den primitive mitokondrionen). Prokaryotene ville i sin tur ha fått beskyttelse og et stabilt miljø for å leve.
Flere bevegelseslinjer støtter endosymbiotisk teori. Endosymbiose observeres andre steder i biologi. Mitokondrier og kloroplaster har spennende likheter i struktur, reproduksjon, biokjemi og genetisk sminke til enkelte prokaryoter. Det klare faktum at mitokondrier og kloroplaster har noen genetiske opplysninger av sine egne argumenterer til fordel for teorien. Fordi nesten alle eukaryoter har noen form for mitokondrier, mens bare fotosyntetiske eukaryoter har kloroplaster, har det blitt foreslått at endosymbiose skjedde to ganger i serie. Først ble en aerob (oksygenbrukende) heterotrofisk prokaryot tatt inn av en større vertscelle.Med tiden utviklet prokaryoten med verten, og ble etter hvert noe som en mitokondrion. Deretter ble en fotosyntetisk prokaryote tatt inn av en mitokondrionholdig celle. Denne modellen av eukaryotisk opprinnelse kalles
seriell endosymbiose.
