C’est durant le XIXème siècle que l’on commence à évoquer les idées de l’endosymbiose des mitochondries et chloroplastes, en opposition avec l’hypothèse autogène ; cette dernière stipulant que ces organites ont évolué à partir d’un procaryote ancestral. La théorie fut d’abord oubliée, puis reprise au milieu du XXème siècle par Lynn Margulis. Tout d’abord mise en doute, cette théorie est aujourd’hui validée.
Constantin S.Merejkovski est considéré comme le précurseur de la théorie endosymbiotique car il est le premier à avoir publié au début du XIXème siècle son hypothèse sur l’apparition tardive des chloroplastes dans la cellule végétale et l’implication éventuelle d’une cyanobactérie. Bien que l’idée fut favorable auprès de la communauté scientifique, ses travaux furent oubliés.
Puis, en 1967 est publié un article intitulé The Origin of Mitosing Eukaryotic Cells par Lynn Margulis, une microbiologiste américaine. Bien que rejeté par les journaux scientifiques, son article était déjà beaucoup plus complet, appuyé par des arguments tels que la capacité de certaines bactéries à réaliser la photosynthèse ou la respiration cellulaire; la ressemblance de structure entre les bactéries et organites; ou bien la présence d’ADN mitochondrial (découvert en 1962). C’est en partie la ténacité de Margulis et la découverte du code génétique mitochondrial qui ont permis, au fil du temps, de valider la théorie auprès de la communauté scientifique.