Bildiğimiz üzere canlıların yapıtaşları hücrelerdir. Hücrelerimiz içinde ise organeller bulunmakta ve her biri farklı görev ve özellikler göstermektedir. Yapılan çalışmalar sonucunda ise hücre organellerinden biri olan mitokondrinin kendine özgü genetik bilgiye sahip olduğu görülmüştür. Ayrıca bitki hücrelerine özgü bir organel olan kloroplastın da aynı şekilde mitokondri gibi kendine özgü genetik bilgiyi içerdiği görülmüştür. Bu fikir, ilk olarak mayalarda ve bitkilerde, bu organellerle bağlantısı olabilecek mutasyonların keşfi ile ortaya atılmıştır.
Elektron mikroskobu uzmanları, bu iki organeldeki DNA’nın varlığını göstermekle kalmadılar, bu organellerdeki DNA’nın, ökaryotik hücrelerin çekirdeklerindeki DNA’dan farklı şekilde olduğunu da gösterdiler. Bu DNA, virüs ya da bakteri DNA’larına benzerlik göstermketeydi. Bu benzerlikle beraber yapılan diğer gözlemler sonucu, mitokondri ve kloroplastın birbirlerinden bağımsız olarak, yaklaşık bir milyar yıl kadar önce, oksijenli solunum ya da fotosentez yapabilen, serbest yaşayan, prokaryot-benzeri bir organizmadan köken aldığı fikrini vermektedir. Bu teori; Lynn Margulis ve bazı araştırmacılar tarafından ortaya atılmıştır. Prokaryotların, daha büyük ilkel ökaryotik hücrelerin içine alınması olayı olan endosimbiyotik hipotez olarak adlandırılmıştır. Prokaryotik hücrenin bağımsız olarak işlev görme yeteneğini kaybettiği ve ökaryotik hücrenin ise oksijenli solunum ya da fotosentez yapabilme özelliğini kazandığı simbiyotik bir ilişki gelişmiştir.
Mitokondriyal genomun organizasyonu ve işlevi bakteri genomunun organizasyonu ve işlevi ile pek çok benzer özellikleri paylaşmaktadır. Bizim mitokondrimiz, diğer hücreleri mesken edinen serbest-yaşayan bakteriden mi köken almıştır yoksa mitokondri genomu yalnızca çekirdek kromozomundan mı köken almıştır?
Doğru filogeninin (çeşitli canlı türleri arasındaki evrimsel ilişkinin araştırılması) oluşturulması için araştırmacıların eldeki sorulara uygun bir genetik diziyi seçmeleri gerekmektedir. Eğer araştırıcılar son türleşme olaylarını oluşturmak isterlerse, çok hızlı evrimleşen dizileri kullanmalıdırlar. Aksine, eğer araştırmacılar eski türleşme olaylarını ortaya çıkarmak isterlerse çalıştıkları türlerin belirgin benzerlikler göstermesi için yavaş evrimleşen dizileri seçmelidirler.
Mitokondrinin kökeni oldukça eskidir. Araştırmacılar bu soruyu incelemek için ribozomal RNA’nın küçük alt birimlerine ait genlerdeki nükleotit dizilerini kullanmışlardır. Bu genler mitokondride, kloroplastda ve bilinen her hücresel organizmada bulunur. Dahası, bu dizilerin çok önemli işlevleri vardır ve bu nedenle çok sıkı korunmuşlardır.
Stephen Giovannoni ve çalışma arkadaşları çok çeşitli ökaryotalardan, bakterilerden ve arkebakterilerden(archea) elde ettikleri rRNA dizilerine dayanan bir filogeni oluşturmuşlardır. Seçtikleri türler yeryüzündeki hayatın tam dallanmasını temsil eden türlerden oluşmaktadır. Araştırmacılar ayrıca mısır mitokondrisine ait rRNA dizisini de çalışmalarına eklemişlerdir. Eğer mitokondri serbest yaşayan bakteriden köken aldıysa, mısır mitokondrisine ait rRNA dizisi en fazla bakterininkine yakın olmalıdır. Eğer mitokondriyal genom çekirdek genlerinden köken aldıysa, o zaman mitokondri dizisi daha çok ökaryotinkine benzerlik gösterecektir. Giovannoni’nin filogesine göre ise mitokondriyal gen, bakteri içinde dallanmaktadır.
D.Yang ve çalışma arkadaşları yaptıkları benzer çalışmlarda, pek çok bakterinin ve buğday, fare, Aspergillus (bir mantar) ve Parameciumun, mitokondriyal rRNA dizilerine ait filogeniyi kurguladılar. Buna göre mitokondrilerin her biri diğerinin en yakın akrabasıdır ve bakteriden dallanma göstermektedirler. Bu organizmaların en yakın serbest-yaşayan akrabaları ise E. coli’nin de dahil olduğu mor bakterilerdir.
Bu yapılan iki ayrı çalışmadan da aynı sonuçlar elde edilmiştir ki buna göre mitokondrinin serbest-yaşayan bakterilerden köken aldığı hipotezini kuvvetle desteklenmektedir.
Giovannoni’nin filogenisi ayrıca mitokondri gibi kedi genomu olan kloroplastı da içermektedir. Kloroplastlar ise siyonobakterilerden dallanma göstermektedirler. Evrimsel anlamda mitokondri ve kloroplastın her ikisi de bakteridir.