תוֹכֶן
לפני כמיליון וחצי שנה, חיידקים פרימיטיביים התגוררו בתוך תאים גדולים יותר, והתוצאה הייתה מערכת יחסים אינטימית שתעצב את התפתחותם של יצורים מורכבים רב-תאיים יותר. התא הגדול יותר היה אאוקריוטי, כלומר הוא הכיל אברונים - מבנים מוקפים ממברנות, אך לתא החיידק הפרוקריוטי לא היה סידור כזה. התאים הגדולים יותר חששו מחמצן, מרעל לקיומם, אך התאים הקטנים יותר השתמשו בחמצן לייצור אנרגיה בצורה של מולקולת אדנוזין טריפוספט, או ATP. התא האוקריוטי עטף את החיידקים בצורה טורפת, אך איכשהו, הטורף לא עיכול את הטרף. טורף וטרף נעשו תלויים הדדית. הביולוגית לשעבר של אוניברסיטת בוסטון לין מרגוליס ציטטה את התרחיש האנדוסימביוטי הזה בתורתה על מקור המיטוכונדריה, מפעלי האנרגיה של תאים והסיבה לדמיון הרבים ביניהם לתאי חיידקים.
גודל וצורה
בהתבסס על הופעה בלבד, מדענים יכולים ליצור קשר בין מיטוכונדריה לחיידקים. למיטוכונדריה צורות שמנמנות, דמויות ג'לי, בדומה לחיידק הבצילי בצורת מוט. אורך הביצילוס הממוצע נע בין 1 ל -10 מיקרון, והמיטוכונדריה של תאים מהצומח וגם של בעלי החיים נמדדת באותו טווח. תצפיות שטחיות אלה מהוות שורה אחת של ראיות התומכות בתיאוריה כי תאים אוקריוטיים פרימיטיביים טבעו תאים חיידקיים ויצרו קשרים מועילים הדדית.
שיטת החלוקה
חיידקים מתרבים בתהליך שנקרא ביקוע; כאשר חיידק מגיע לגודל שנקבע מראש, הוא צובט את עצמו באמצע ויוצר שני אורגניזמים. בתאים אוקריוטים המיטוכונדריה משכפלים את עצמם בתהליך דומה. מרכז הפיקוד של התא, או גרעין, מאותת לתא לייצר אברונים, בדרך כלל לקראת אירוע המתחלק בתאים; עם זאת, רק המיטוכונדריה - וכלורופלסטים של צמחים - משכפלים את עצמם. בעוד שניתן לייצר אברונים אחרים מחומרים שבתוך התא, מיטוכונדריה וכלורופלסטים חייבים להתחלק בכדי להגדיל את מספרם. כאשר אספקת האנרגיה בצורה של ATP מתרוקנת, המיטוכונדריה מתחלקות בכדי לייצר יותר מיטוכונדריה לייצור אנרגיה.
ממברנה
למיטוכונדריה ממברנות פנימיות וחיצוניות, כאשר הקרום הפנימי מורכב מקפלים הנקראים cristae. לקרומי תאי בקטריאלי יש קפלים הנקראים מזוזומים הדומים לקריסטות. ייצור אנרגיה מתרחש בקפלים אלה. הממברנה הפנימית של המיטוכונדריה מכילה את אותם סוגים של חלבונים וחומרים שומניים כמו קרום הפלזמה החיידקית. הקרום המיטוכונדריאלי החיצוני ודופן התא של חיידקים מכילים גם מבנים דומים.חומרים זורמים באופן די חופשי אל תוך הקרום החיצוני של המיטוכונדריה ודפנות התא החיצוניות של חיידקים; עם זאת, הן הממברנות הפנימיות של המיטוכונדריה והן ממברנות הפלזמה של חיידקים מגבילים את מעברם של חומרים רבים.
סוג ה- DNA
שני התאים הפרוקריוטים וגם האוקריוטים משתמשים ב- DNA בכדי לשאת את הקוד לייצור חלבונים. בעוד שתאים אוקיארוטים נושאים DNA דו-חוטים בצורת סולם מפותל המכונה סליל, לתאי חיידקים יש ה- DNA שלהם בלולאות מעגליות הנקראות פלסמידות. מיטוכונדריה נושאים גם DNA משלהם לייצור חלבונים משלהם, ללא תלות בשאר התא; כמו חיידקים, המיטוכונדריה משלבות גם את ה- DNA שלהם בלולאות. מיטוכונדריון ממוצע מכיל בין שניים ל -10 מהפלסמידים הללו. מבנים אלה מכילים את המידע הדרוש להפעלת כל התהליכים, כולל שכפול, בתוך המיטוכונדריה או החיידק.
ריבוזומים וסינתזת חלבונים
חלבונים מבצעים את כל הפונקציות בתוך התאים, וייצור חלבונים, או סינתזת חלבונים, מהווה אחד מתפקידיו העיקריים של התא. כל סינתזת החלבון מתרחשת אך ורק בתוך מבנים כדוריים הנקראים ריבוזומים, המפוזרים בתא. מיטוכונדריה נושאות ריבוזומים משלהם בכדי לייצר את החלבונים הנחוצים להם. ניתוחים מיקרוסקופיים וכימיים מראים כי מבנה ריבוזומי המיטוכונדריה נראה דומה יותר לריבוזומים חיידקיים מאשר לריבוזומים של תאים אוקיארוטים. בנוסף, אנטיביוטיקה מסוימת, למרות שהיא אינה מזיקה לתאים אוקריוטיים, משפיעה על סינתזת החלבון הן במיטוכונדריה והן בחיידקים, מה שמצביע על כך שמנגנון סינתזת החלבון במיטוכונדריה דומה לזה של חיידקים ולא תאים אוקיוטריים.