Agli inizi del secolo scorso i ricercatori notarono che il comportamento di alcuni organuli cellulari come i plastidi, responsabili della fotosintesi e i mitocondri, responsabili dei processi energetici, ricordasse molto quello dei batteri.

Grazie alla microscopia elettronica e alla scoperta del DNA, negli anni 60 si scoprì che questi organuli cellulari erano dotati di un proprio DNA, differente da quello contenuto nel nucleo cellulare, ma simile a quello batterico.

Da queste osservazioni nacque l'ipotesi secondo la quale le cellule dotate di nucleo e corredate da organuli cellulari, dette eucariote, che formano il corpo di tutti gli organismi viventi non batterici, unicellulari e pluricellulari, siano il risultato di un processo di associazione endo-simbiontica di organismi unicellulari batterici, avvenuto circa 2 miliardi di anni fa.

La prima formulazione organica dell'ipotesi endosimbionte si deve alla biologa americana Lynn Margulis (1938 - ) che pubblicò, nel 1981, un articolo intitolato Symbiosis in Cell Evolution. Secondo questa studiosa le cellule eucariote rappresentano il risultato finale di una cooperazione mutualmente vantaggiosa tra differenti tipi di batteri: i mitocondri deriverebbero da ancestrali microrganismi parassiti cellulari obbligati, intermedi tra virus e veri batteri (oggi rappresentati da alcuni agenti patogeni responsabili del tifo petecchiale e della febbre bottonosa), mentre i plastidi deriverebbero da batteri fotosintetizzanti oggi noti come cianoficee. Altri organuli, come i flagelli e le ciglia cellulari, pur privi di un proprio DNA, possono aver avuto un'origine batterica. Inoltre, invaginazioni e successive fusioni della membrana citoplasmatica nell'ancestrale batterio ospite avrebbero consentito l'organizzazione a comparti specializzati che caratterizza oggi le cellule eucariote.

La Margulis sostiene che il modello associativo rappresentato dalle cellule eucariote costituisca un importante fattore evolutivo che completa la nozione darwiniana di competizione. In pratica la vita si sarebbe sviluppata non solo attraverso fenomeni di competizione e selezione adattativa ma soprattutto attraverso fenomeni di cooperazione, d'interazione e di dipendenza tra gli organismi, in una visione quanto mai attuale se riferita al nostro sviluppo sociale: "la vita non colonizzò il mondo attraverso il combattimento, ma per mezzo dell'interconnessione" (Margulis e Sagan, 1986)