Tre miliardi di anni fa, immerse in un’atmosfera di gas irrespirabili, alcune microsfere fotosintetiche, i cianobatteri, iniziarono una lenta ma inesorabile opera di trasformazione. L’ossigeno, occupava allora meno dell’1% dell’atmosfera e con un processo instancabile, che tuttora continua, la fotosintesi clorofilliana, i cianobatteri trasformarono i gas atmosferici in aria respirabile, ponendo le basi per l’evoluzione delle forme di vita superiori. Secondo la teoria dell’Endosimbiosi, le prime cellule eucariotiche primordiali, dovevano apparire relativamente semplici e prive della  complessità strutturale e funzionale di oggi; in altre parole erano più somiglianti a dei procarioti. Sempre secondo questa teoria, i mitocondri o i cloroplasti delle cellule si sarebbero formati grazie all’unione di cellule semplici con batteri simbionti (cianobatteri), in grado di svolgere da soli alcune funzioni strategiche, come estrarre energia dai composti organici attraverso meccanismi di respirazione aerobica. Sembra appunto, che questa funzione non era propria delle cellule eucariotiche “primitive”, ma che venne acquisita, probabilmente più di 1,2 miliardi di anni fa, dopo aver inglobato i cianobatteri provvisti di plastidi e stabilendo colo loro un rapporto di collaborazione.  Probabilmente non tutti i batteri resistettero alla digestione messa in atto dalle cellule che li avevano inglobati, ma quelli che sopravvissero godettero dei vantaggi di vivere in un ambiente protetto e ricco di nutrienti (l’interno della cellula). Lo scopo di questa particolare interazione era per entrambe le specie coinvolte, quello di ottenere vantaggi in termini di sopravvivenza. La mutata composizione atmosferica (aumento dell’ossigeno) rese vantaggiosa per le cellule la presenza dei cianobatteri, capaci di catturare e convertire l’energia luminosa, allo stesso modo i cianobatteri erano favoriti dall’accesso alle sostanze nutritive prodotte dalla cellula ospite. Queste condizioni fecero sì che col tempo gli stessi batteri divennero completamente dipendenti dalla cellula che li aveva inglobati mentre quest’ultima otteneva in cambio una fornitura extra di energia (attraverso i processi di produzione di ATP propri della respirazione). Un grosso vantaggio evolutivo per entrambi.

Analogamente, l’introduzione di un batterio fototrofo ossigenico conferì le proprietà fotosintetiche alla primitiva cellula eucariotica che ne era sprovvista. Questa teoria è ulteriormente supportata da importanti conferme sperimentali riguardanti i mitocondri e i cloroplasti, come ad esempio: