Acredita-se que os cloroplastos se originaram a partir de uma bactéria fotossintética englobada por uma célula primitiva devido a uma teoria chamada de endossimbiose. Segundo essa teoria, uma célula ancestral teria englobado uma bactéria fotossintética, estabelecendo uma relação simbiótica em que ambas as partes se beneficiaram. Com o tempo, a bactéria teria se tornado um organelo dentro da célula hospedeira, dando origem aos cloroplastos. Essa teoria é suportada por evidências como a presença de DNA próprio nos cloroplastos, semelhanças entre as membranas dos cloroplastos e das bactérias, além de outros aspectos estruturais e funcionais.
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