真核细胞中的线粒体和叶绿体是否可以由细胞自身合成？

不可以，现在关于线粒体和叶绿体起源的主流学说是内共生理论，即线粒体和叶绿体是由曾经作为独立生物体的原核生物进化而来的。在某一时刻，真核细胞吞噬了一种好氧原核生物，然后与宿主真核生物形成了一种共生关系，逐渐发展成线粒体。包含线粒体的真核细胞随后吞噬了光合原核生物，进化成了一种特殊的叶绿体细胞器。因此，就如生物不能从头合成细胞一样，线粒体和叶绿体也不可以由细胞自身合成，必须都是由分裂而来，确切地说从头合成线粒体和叶绿体可能比从头合成细胞还更复杂，因为线粒体和叶绿体本身含有一部分基因，细胞核中是不存在的，无从编码合成。

1975年，内共生理论(描述真核细胞内线粒体和质体起源于类似细菌样的细胞)还悬而未决，主要参与者Lawrence Bogorad和Tom Cavalier-Smith还在权衡生物自发进化而来(非内源性)的优点。然而，在同一年，Linda Bonen和Ford Doolittle发表论文第一次定量的比较蓝细菌T1 rRNA和叶绿体中的相似性)，现在被认为是第一个排除叶绿体自生假说的分子数据。

Hans Kossel是最早利用Maxan/Gilbert DDNA测序技术发现叶绿体玉米叶绿体rRNA一级结构和二级结构与大肠杆菌更相近，而不是真核生物的相关基因基因(在 Kossel证明阶段只知道酵母序列)，进一步证实了内共生假设。

Flugge 和 Heldt意识到内共生的整合需要将光合产物运出叶绿体的装置随后证明叶绿体膜上存在一些转运蛋白，这些转运蛋白在夜晚能够反向运输为叶绿体或者地下部位的质体提供营养。然后Norman Weeden意识到内共生体，除此赋予光合作用外，还渗入了其他代谢途径。Weeden的洞察力促进了其它细菌类型的叶绿体途径如氨基酸生物合成，类胡萝卜素生物合成，非甲羟戊酸类异戊二烯生物合成，硝酸盐和硫酸盐同化。Weeden也认识到这些过程的许多基因必须从细胞内质体转移到细胞核。最新的研究表明，叶绿体是于21亿年前在低盐度环境中由蓝藻祖先内生来的。叶绿体和真核生物花了额外2亿年的时间紧密地联系在一起，形成一种共生关系。

原核生物与线粒体分裂方式一致

今天，叶绿体保留着与蓝细菌相似的小的环形基因组，尽管它们小得多，线粒体基因组甚至比叶绿体的基因组还要小。大多数叶绿体蛋白质的编码序列已经丢失，所以这些蛋白质现在被核基因组编码，在细胞质中合成，然后从细胞质传输到叶绿体。