人教版高中生物必修2《遺傳與進化》P70頁有這樣一句話：“線拉體和葉綠體中的DNA，都能夠進行半自主自我複製，並通過轉錄和翻譯控制某些蛋白質的合成”。
也就是說，線粒體和葉綠體中有一套獨立的基因表達體系，線粒體和葉綠體中也含有核糖體。
為什麼只有葉綠體和線粒體含有DNA和核糖體？
從進化上看，葉綠體曾經是一類獨立生活的微生物，但後來被另一種微生物吞噬逐步進化而成。近年來的研究和基因組測序表明，在生物的進化過程中葉綠體曾多次發生內共生，有些後來又退化消失，造成了生物進化的複雜性和多樣性。
1、內共生起源學說
大約在巧億年以前，一些大型的具有吞噬能力的原始真核細胞，先後吞併了幾種原核生物（例如細菌和藍藻），由於後者沒有被分解消化，它們從寄生逐漸過渡到共生，成為了宿主細胞裡而的細胞器。例如被吞噬的藍藻成為了葉綠體，而被吞噬的好氧細菌成為了線粒體。
2、內共生學說的證據
現代生物學的研究從細胞、遺傳、分子幾個不同層次上為內共生起源學說提供了越來越多的證據，該學說目前已經得到廣泛接受。
真核細胞有氧呼吸第三階段所需的蛋白質和酶定位在線粒體內膜上，而原核好氧細菌有氧呼吸第三階段所需的蛋白質和酶定位在細菌細胞膜上。
通過DNA測序技術發現葉綠體基因組序列更相似於細菌和藍藻，而與真核基因序列相去甚遠。例如通過對玉米葉綠體rRNA的研究，發現葉綠體rRNA結構與細菌的相似性超出了與核基因的相似性，這對內共生學說是一個十分有力的證據。
葉綠體中許多代謝途徑也與細胞質的代謝途徑表現出不同，而與藍藻的相似。例如氨基酸合成、類胡蘿蔔素合成等途徑都是細菌類型的。而參與葉綠體澱粉合成、糖酵解（有氧呼吸第一階段）、三梭酸循環（有氧呼吸第二階段）的許多酶的基因雖然位於細胞核中，但與藍藻的相似，說明這些基因可能是從共生藍藻轉移進細胞核的。
葉綠體核糖體與原核生物的核糖體對抗生素的反應表現出相似性，某些能抑制原核生物蛋白質合成的抗生素，如氯黴索，也能抑制葉綠體核糖體的蛋自質合成，而對真核生物細胞質中核糖體的蛋白質合成無抑制作用。
3、葉綠體的“俄羅斯套娃”現象
根據葉綠體內共生學說，高等植物的葉綠體都是1次內共生所產生的細胞器，即一個遠古真核生物吞噬了藍細菌，在共生過程中藍細菌演變為葉綠體，此過程稱為1次內共生，葉綠體都有2層膜。但最近發現有不少生物的葉綠體有4層膜。
為什麼這些生物的葉綠體有多層膜?
科學家認為，多層膜的葉綠體並非由藍細菌直接進化而來，而是由含葉綠體的藻類被其他生物吞噬形成的，在這種情況下，被吞噬的藻類細胞大大地消減，只留下葉綠體，因而導致了葉綠體多層膜的結構。這種學說也被稱為二次共生假說。有人形象地把葉綠體的這種起源叫作“二進宮”現象。生命進化有時就像一個“俄羅斯套娃”，打開一層又有一層，這種生命進化方式，令人驚異
