认为线粒体起源于被另一个细胞吞噬的线粒体祖先——原线粒体——一种能进行三羧酸循环和电子传递的革兰氏阴性菌。这种好氧细菌是变形菌门下的一个分支，与立克次氏体有密切关系。原线粒体被吞噬后，并没有被消化，而是与宿主细胞形成了共生关系——寄主可以从宿主处获得更多营养，而宿主则可使用寄主产生的能量——这种关系增加了细胞的竞争力，使其可以适应更多的生存环境。在长期对寄主和宿主都有利的互利共生中，原线粒体逐渐演变形成了线粒体，使宿主细胞中进行的糖酵解和原线粒体中进行的三羧酸循环和氧化磷酸化成功耦合。有研究认为，这种共生关