主胞器拥有自身的遗传物质DNA及核糖体，但因其基因组大小有限，故只能自制部分本身所需的蛋白质，能在细胞中自行增生，因此称为半自主细胞器。生物学家琳·马古利斯（Lynn Margulis,1938~2011）认为：叶绿体及粒线体可能是由蓝绿菌及异营性原核生物内共生于较大的细胞而形成的。