Lynn Margulis, en su teoría endosimbiótica, propone que las células eucariotas evolucionaron por la incorporación de organismos procariotas en su citoplasma.

Según esta teoría, las mitocondrias, los cloroplastos, los centriolos, los cilios y los flagelos se formaron por una relación simbiótica entre organismos procariotas y la célula eucariota ancestral.

Un simbionte es un organismo que tiene una relación contigo (o cualquier otro organismo) pero el resultado de esta convivencia es beneficioso para los dos, un ejemplo muy sencillo sería un perro o mascota de compañía, que a ti te brinda protección, compañía y muchos otros beneficios, y el perro se ve beneficiado ya que recibe alimento, un lugar para habitar y atención. Los dos se ven beneficiados, esto es simbiosis.

La teoría endosimbiótica fue el mecanismo que podría explicar al menos en parte como pudo ser el paso evolutivo de las bacterias y arqueas hacía sistema celular más complejo como lo son las células vegetales y animal (eucariotas), que ya presentan núcleo, membranas internas y organelos entre muchas otras diferencias.

De inicio esta célula ancestral llamada Protocélula debía ser de gran tamaño y con una membrana muy flexible, y por consiguiente las células que son “secuestradas” deben ser más pequeñas.

El primer paso en la teoría endosimbiótica fue un paso “obligado” y esencial para la supervivencia al Oxígeno, en ese momento en que las cianobacterias y algunas otras bacterias fotosintéticas comenzaron a producir oxígeno, cambiando poco a poco la atmósfera reductora (sin oxígeno) existente a una atmósfera oxidante (con oxígeno). Este proceso inició hace unos 2700 millones de años, pero fue un proceso lento, tardando 1500 millones de años para que el oxígeno fuera abundante en la atmósfera.

El oxígeno es un veneno metabólico si no se tiene control de la concentración que existe en la célula.

Está vida existente estaba diseñada para vivir en un ambiente anaeróbico (libre de oxígeno), y para poder colonizar nuevamente las capas superiores de la columna de agua y acceder a un ecosistema terrestre era necesaria una adaptación para tolerar al oxígeno. La autora propone que esta primera asociación debió haber sido entonces entre nuestra gran Protocélula y un microbio procariota aeróbico (Protomitocondria), y durante 1500 millones de años después de infinidad de eventos donde la Proteobacteria se alimentaba de células más pequeñas como nuestro protomitocondria, una de estas bacterias ingeridas no fue digerida, y así por casualidad una pequeña célula pudo convertirse en la primera mitocondria, brindándole a la gran célula la capacidad de tolerar el oxígeno.

Esta relación celular fue evolucionando hasta que hace unos 1200 a 600 millones de años la cantidad de células con mitocondrias aumento en el registro fósil.

El siguiente paso en la historia evolutiva de la endosimbiosis serial es el flagelo, y la autora propone que una bacteria similar a las Espiroquetas, esto se propone por que las células tienen una red de pequeños tubos que forman el armazón que sostiene la célula, esta red se le llama citoesqueleto. La estructura del citoesqueleto es diferente entre eucariotas y procariotas (bacterias y arqueas), pero los flagelos de las eucariotas tienen una conformación llamada 9+2, ósea 9 tubos rodeando 2 tubos, pero el esqueleto de las eucariotas es diferente, esta estructura es común en bacterias. Y del mismo modo que con la mitocondria la casualidad permitió que dos organismos trabajarán en colaboración y la gran célula proveía alimento y la pequeña célula fuerza motriz.

Estas células ya son el antecedente de una célula animal primitiva, pero falta un paso más para la célula vegetal primitiva y es la adquisición del cloroplasto. Lynn Margulis al igual que Merezhkovski , considera que el cloroplasto primitivo debió haber sido un alga Cianofícea o verdiazul, que hoy conocemos como Cianobacterias.

Y fue así como una serie de eventos aislados, separados por muchos millones de años hicieron posible la gran diversidad biológica que hoy tenemos.

Fue así entonces que, en 1967, con solo observaciones al microscopio y datos paleontológicos se escribió una historia que comenzó con una célula, que después Lynn Margulis con esa hambre de entender al universo biológico brincara a estudiar a la tierra como un gran organismo, la teoría Gaia.

Esta teoría se ve reforzada por los siguientes hechos:

Las mitocondrias y los cloroplastos poseen su propio material genético, formado por un cromosoma circular, y sus propios ribosomas, parecidos a los que aparecen en las células procariotas.

Las mitocondrias y los cloroplastos son capaces de realizar la síntesis de proteínas a escala limitada.

Las mitocondrias y los cloroplastos pueden ser destruidos por antibióticos que matan bacterias pero no células eucariotas