原核細胞如何進化為真核細胞？
原核細胞進化成真核細胞示意圖
首先必須搞明白原核細胞與真核細胞的區別。
原核細胞是沒有細胞核的細胞，但在細胞中心有遺傳物質（環狀DNA分子），DNA不與蛋白質結合，細胞最外面是細胞壁。原核細胞主要是細菌，以單細胞生物方式生活，如藍細菌。真核細胞是具有細胞核的細胞，遺傳物質DNA與蛋白質結合成染色體，並被核膜包裹著，此外還含有線粒體、葉綠體（只存在於植物細胞內）等細胞器，最外面有細胞膜或細胞壁（植物細胞）。
為了便於理解，我們可以這樣比喻，把細胞比作一個房子，DNA和蛋白質分別用男和女代表。原核細胞是一個房子（牆壁類似於細胞膜或細胞壁），房子裏住著一男一女，分牀睡覺，睡覺時也沒有睡袋（核膜）包裹。真核細胞是一個能提供營養的單元房子，男女雙方已經結合，一起睡在睡袋裡。原核細胞內的DNA和蛋白質是裸露的，沒有核膜包裹，所以容易受到環境的影響或傷害。經過長期的進化，在原核細胞內演變出核膜，包裹住DNA和蛋白質，形成了細胞核，這就是最原始的真核細胞，構成的生物是真核生物，基本都是單細胞真核生物。由於當時地球上缺少氧氣，所以最初的真核生物是厭氧的單細胞真核生物。由於藍藻體內有葉綠素，在光合作用下，釋放出氧氣，隨著地球上氧氣含量的增加，厭氧真核細胞為了適應氧氣的增加，先吞噬了一種好氧細菌，這樣好氧細菌寄生在厭氧真核細胞內，久而久之，二者形成了一種「夥伴關係」（這種「夥伴關係」大約在25億年前大氧化事件之後就形成了，那時候大氣中的氧氣開始富集），分工負責，各司其職，這種好氧細菌（有獨自的DNA遺傳密碼）就演變成了真核細胞內的一種細胞器，被稱為線粒體。線粒體猶如細胞的「火力發電廠」，可以將細胞獲得的原料，通過與氧反應變成能量，為細胞活動提供動力來源。
隨著時間的推移，含有線粒體的真核細胞又吞噬了光合細菌，與原來的好氧細菌一樣，形成一種「新的夥伴關係」，再後來，光合細菌進化成了真核細胞內的葉綠體，成為細胞光能的提供商，到這一步，真核細胞內有了兩種細胞器，一個是線粒體，另一個是葉綠體。含有葉綠體的真核細胞生物，就是植物，可以吸收陽光，進行光合作用，將細胞內水H2O,先分解成氫氣和氧氣，氧氣釋放到大氣中；氫氣與植物細胞吸收的二氧化碳形成葡萄糖，進一步轉變成為細胞活動提供能量。大約35億年前，有機體從開始就是一種單細胞生物體，稱為原核細胞。大約在20億年前，通過複雜的真核細胞的演化，經過大約10億年時間演變出多細胞生物。
原核細胞包括細菌如大腸桿菌。 從地球上生命誕生的大約15至20億年間，這個地球上所有的生物都是原核細菌。真核細胞有被核包膜包圍的細胞核，它們與細胞器如線粒體，葉綠體、鞭毛和纖毛形成複合的細胞形式。真核生物與原核生物的根本性區別是前者的細胞內含有細胞核，因此以真核來命名這一類細胞。許多真核細胞中還含有其它細胞器，如粒線體、葉綠體、高爾基體等。
真核細胞之所以可以發展出有質膜包圍的細胞核和細胞器，被認為有兩個過程：膜內折和內共生。膜內折指始祖古核生物細胞的質膜內折成為真核細胞的膜系統。經過第二次內折，內質網膜形成高爾基體等細胞器。內共生學說指，古核生物吞入了需氧的、較小的、始祖原核生物（需氧真細菌，如變形細菌）和，由寄生過渡到共生，變為線粒體。通過類似的過程，古核生物細胞與較小的、始祖光合原核生物（如藍細菌）共生，產生綠藻和紅藻，第二次被古核生物吞入成為共生者，並演變為葉綠體。膜內折產生的原始的內質網膜系統，限制了吞入細菌的活動，避免了細胞成分被其「喫掉」。
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