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Modelo Endossimbiótico

Os seres eucariontes são o resultado de uma evolução gradual dos seres procariontes, onde houve uma associação simbiótica de vários ancestrais procarióticos. Este modelo defende que o sistema endomembranar ter-se-á originado por invaginações da membrana citoplasmática e que as mitocôndrias e os cloroplastos se desenvolveram a partir de células procarióticas que estabeleceram uma relação de endossimbiose com as células hospedeiras de maiores dimensões, passando a viver dentro delas. Os ancestrais das mitocondrias seriam procariontes heterotróficos aeróbios e os ancestrais dos cloroplastos seriam procariontes fotossintéticos. A interdependência entre hospedeiro e o endossimbionte terá levado à formação de um único organismo.Este modelo é apoiado pelas seguintes observações:

As relações de endossimbiose são relativamente comuns e verificam-se em organismos actuais;

As mitocôndrias e os cloroplastos assemelham-se aos procariontes actuais.

Modelo Autogénico

Numa fase inicial as células desenvolveram sistemas endomembranares resultantes de invaginações da membrana citoplasmática de células procarióticas ancestrais. Essas invaginações terão acabado por se isolar, dando origem a membranas internas; algumas terão rodeado porções de DNA, formando um núcleo. Outras membranas evoluíram no sentido de produzir organelos semelhantes ao retículo endoplasmático.
Algumas porções do material genético abandonaram o núcleo e evoluíram sozinhas no interior de estruturas membranares originando as mitocôndrias e os cloroplastos.
Este modelo é apoiado pelo facto das membranas intercelulares das células eucarióticas manterem a mesma assimetria que se verifica na membrana citoplasmática – a face voltada para o interior dos compartimentos intracelulares é semelhante à face externa da membrana citoplasmática e a face voltada para o hialoplasma é semelhante à face interna da membrana citoplasmática.
Esta hipótese pressupõe que o material genético do núcleo e dos organelos (sobretudo das mitocôndrias e dos cloroplastos) tenha uma estrutura idêntica. Contudo, tal não se verifica. O material genético destes organelos apresenta, geralmente, uma maior semelhança com o das bactérias autónomas, do que com o material genético presente no núcleo.