Pour échapper à la compétition, les cellules procaryotes sont devenues plus grosses. Pour faciliter la communication entre toutes les parties de cette cellule plus grande, ils ont développé la mobilité du cytoplasme en utilisant la protéine d’actine. À son tour, cette mobilité a entraîné l’acquisition d’une phagocytose, c’est-à-dire lorsqu’une grande cellule change de forme et peut engloutir (« manger”) d’autres cellules. De cette façon, les cellules qui étaient des proies sont devenues des prédateurs. Ces prédateurs ont capturé des proies par phagocytose et ont digéré des bactéries dans des lysosomes, qui utilisent des enzymes qui détruisent les composants cytoplasmiques des cellules bactériennes.
La menace des prédateurs entraîne des cellules devenues encore plus grandes, et ces cellules auront besoin d’un meilleur approvisionnement en ATP. Certaines proies qui n’ont pas été digérées et se sont révélées utiles pour fournir de l’ATP. Bien sûr, les cellules prédatrices devraient également inventer un transport approprié à travers la double membrane résultante! En raison de la sélection naturelle, ces proies, qui étaient des bactéries violettes, sont devenues les mitochondries de la cellule. C’est la symbiogenèse, ou la formation de deux organismes distincts en un seul organisme (Figure \(\PageIndex{2}\)).
Un autre résultat d’une cellule plus grande (les cellules eucatyotiques sont généralement 10 à 100 fois plus grandes que les procaryotes) est que la taille de l’ADN va augmenter, et pour le retenir, la cellule va former un noyau. Les nouvelles cellules prédatrices devaient également empêcher les organismes étrangers de transférer leurs gènes, ce qui retarderait l’évolution.
L’autre raison est que le noyau protège l’ADN en l’enfermant; dans le cas où le virus à ADN entre dans la cellule et tente de simuler l’ADN cellulaire, la cellule eucaryote détruit immédiatement tout ADN trouvé dans le cytoplasme. Une raison de plus pour fabriquer le noyau est la pression des antibiotiques: le noyau améliore l’isolement de ces produits chimiques nocifs. La formation du noyau et la symbiogenèse ont conduit les cellules à devenir eucaryotes.
Pour être appelé eucaryote, il est plus important d’avoir une phagocytose et des mitochondries que le noyau car (1) le noyau n’existe pas toujours, il pourrait disparaître lors de la division de la cellule et (2) certains procaryotes (planctobactéries) ont également des compartiments membranaires contenant de l’ADN.
À l’étape suivante, certains eucaryotes ont également capturé des cyanobactéries (ou un autre eucaryote photosynthétique), qui sont devenues des chloroplastes. Ces protistes photosynthétiques sont appelés algues.
Dans l’ensemble, les cellules eucaryotes sont des « cellules de deuxième niveau » car ce sont des cellules composées de plusieurs cellules. Les cellules de tous les eucaryotes ont deux génomes, le nucléaire a généralement une origine biparentale alors que le génome mitochondial ne provient normalement que de la mère. Les cellules végétales, à leur tour, ont trois génomes, et le génome des chloroplastes est généralement également hérité de la mère.
Les chloroplastes synthétisent des composés organiques alors que les mitochondries produisent la majeure partie de l’ATP cytoplasmique. Les deux organites sont recouverts de deux membranes et contiennent de l’ADN circulaire et des ribosomes semblables à des bactéries. Les chloroplastes ont des thylakoïdes, ou des poches membranaires internes et des vésicules. Les thylakoïdes chloroplastiques peuvent être longs (lamelles) ou courts et empilés (granes). À leur tour, les mitochondries pourraient être ramifiées et interconnectées.
Les chloroplastes sont normalement verts à cause de la chlorophylle qui convertit l’énergie lumineuse en énergie chimique. Certains chloroplastes perdent de la chlorophylle et deviennent transparents, « blancs », ils sont appelés leucoplastes. D’autres chloroplastes peuvent être rouges et/ou orange (chromoplastes), car ils sont riches en carotènes et en xanthophyles. Ces pigments facilitent la photosynthèse et sont directement responsables des couleurs automnales des feuilles. Puisque l’amidon est un moyen plus compact de stocker l’énergie que le glucose, les chloroplastes stockent les glucides sous forme de grains d’amidon. Les amyloplastes transparents contiennent de gros granules d’amidon. Les tissus de stockage des tubercules de pommes de terre, des racines de carottes, des racines de patates douces et des graines de graminées sont des exemples de tissus riches en amyloplastes.
Les chloroplastes et les parois cellulaires ne sont pas directement connectés, mais presque tous les organismes avec des chloroplastes ont également des parois cellulaires. C’est probablement parce que les parois cellulaires ne facilitent pas la motilité cellulaire, et pour les protistes qui ont déjà des parois cellulaires, l’obtention de chloroplaste sera le bon moyen de sortir de la compétition avec les êtres organotrophes.