As bactérias são microrganismos procarióticos e, como tal, carecem de organelas membranosas intracelulares , incluindo mitocôndrias. Na verdade, as bactérias não apenas não têm mitocôndrias, mas as próprias mitocôndrias parecem ter sua origem em bactérias que foram integradas às células eucarióticas por meio de um fenômeno de endossimbiose .

Existem organismos eucarióticos unicelulares , descendentes de eucariotos primitivos, que não possuem mitocôndrias, mas todos os eucariotos multicelulares possuem mitocôndrias . No caso dos procariontes, nenhum tem, a menos que seja conhecido e, portanto, nenhuma bactéria .

Dentre as inúmeras funções da mitocôndria , uma das mais proeminentes na obtenção de energia química por meio do processo conhecido como respiração celular . A respiração celular ocorre em dois estágios bem diferenciados, a oxidação de metabólitos (o ciclo de Krebs e a beta-oxidação de ácidos graxos) e a síntese de ATP por fosforilação oxidativa .

A oxidação dos metabólitos ocorre na matriz mitocondrial e a fosforilação oxidativa, dependente da cadeia de transporte de elétrons , ocorre na membrana interna da mitocôndria:

Esquema básico de respiração celular em uma mitocôndria

Nas bactérias, a energia é produzida em um processo esquematicamente muito semelhante. As membranas da célula bacteriana tomariam o lugar das membranas mitocondriais. A secreção de prótons e a síntese de ATP ocorrem na membrana citoplasmática ou na membrana bacteriana interna:

Esquema básico de produção de ATP em bactérias

Essa semelhança no esquema de obtenção do ATP é apenas um sinal do que vem sendo demonstrado pelos estudos do material genético: a origem endossimbiótica das mitocôndrias .

Teoria da endossimbiose

A teoria da origem endossimbiótica das mitocôndrias afirma que há cerca de dois bilhões de anos, quando a concentração de oxigênio atmosférico aumentava continuamente, as bactérias pareciam capazes de usar esse oxigênio para oxidar matéria orgânica e produzir energia.

Essas bactérias estabeleceram uma relação endossimbiótica com células eucarióticas primitivas e viveram dentro delas, compartilhando com elas a energia que produziam. Em troca, a célula hospedeira recebia alimento para a bactéria e a protegia.

Com o passar do tempo, essa associação mostrou-se muito eficaz e foi se tornando cada vez mais próxima até que os dois corpos se tornassem um. A bactéria foi integrada como uma organela da célula hospedeira e, assim, apareceu a mitocôndria .

As mitocôndrias contêm seu próprio material genético separado do DNA nuclear, o DNA mitocondrial. Estudos do DNA mitocondrial o ligaram a certos grupos bacterianos. No início estavam relacionados com rickettsiae , um grupo de proteobactérias parasitas intracelulares às quais pertencem as bactérias causadoras do tifo ( Rickettsia typhi e Rickettsia prowazekii ).

Posteriormente, uma semelhança maior foi encontrada com o DNA de Pelagibacter ubique , uma espécie muito abundante de alfa proteobactérias , provavelmente a mais abundante em todo o planeta. Em um estudo de 2011, no entanto, eles encontraram parentes mais próximos das mitocôndrias. Eles seriam um grupo raro de bactérias que representam menos de 1% das bactérias nas águas superficiais do oceano. Este grupo foi denominado Ocean Mitocondrial Affiliate Clade (OMAC).