Предпосылки теории симбиогенеза. Появлению теории симбиогенеза предшествовало утверждение российских биологов А. С. Фаминцына и О. В. Баранецкого (1867) о двойственной природе лишайников – результате симбиоза водорослей и грибов. В 1878 г. немецкий биолог А. де Бари ввёл понятие «симбиоз», обозначающее тесное сосуществование двух неродственных организмов, между которыми складываются разные по характеру взаимоотношения, в том числе повышающие возможность выживаемости обоих видов. В 1883 г. немецкий ботаник А. Шимпер впервые установил независимую от деления зелёной растительной клетки репликацию хлоропластов, сходную с делением цианофит (ныне – цианобактерий), и высказал предположение о симбиотическом происхождении хлоропластов от прокариотических организмов.

В 1905 г. российский биолог К. С. Мережковский развил гипотезу Шимпера, предложив симбиотическую теорию, в соответствии с которой растительная клетка представляет собой животную клетку с проникшими в неё цианофитами – предшественниками хроматофоров (хлоропластов) водорослей и высших растений. На основе симбиотической теории Мережковский создал новую классификацию органического мира, которая объясняла полифилетическое (от разных предков) происхождение растений и их эволюцию. В 1909 г. в работе «Теория двух плазм как основа симбиогенезиса, нового учения о происхождении организмов» он развил свои идеи, сформулировав теорию двойной природы органического мира, соответствующую современным представлениям о разделении организмов на прокариотов и эукариотов.

Именно Мережковский ввёл в науку термин «симбиогенез», означающий происхождение растений и животных в результате объединения в одну клетку двух или трёх самостоятельных организмов. Согласно Мережковскому, царство микоидов (ныне – прокариоты) не является результатом симбиоза, тогда как царство животных – результат простого симбиоза, а царство растений – двойного симбиоза. Симбиогенез, по словам Мережковского, один из ведущих факторов эволюции органического мира.

Концепцию Мережковского о происхождении организмов в ходе эволюции в результате симбиоза видов поддержал Фаминцын (1907), утверждавший, что клетка – это симбиоз двух организмов, один из которых построен из ядра и протоплазмы, а другой содержит хлоропласты. Фаминцын рассматривал симбиоз в качестве особого способа эволюции организмов – как средство для построения сложных организмов из нескольких простых.

В 1918 г. французский учёный П. Ж. Портье предположил симбиотическое происхождение митохондрий. В 1922 г. американский биолог И. Э. Валлин показал, что митохондрии окрашиваются теми же красителями, что и бактерии, тем самым подтвердил предположение Портье о возникновении митохондрий в результате симбиогенеза.

В 1924 г. российский ботаник Б. М. Козо-Полянский опубликовал книгу «Новый принцип биологии. Очерк теории симбиогенеза», в которой сформулировал симбиотическую теорию эволюции как концепцию происхождения эукариотической клетки путём симбиоза гетеротрофных и автотрофных прокариотических предков. Он также впервые разделил живые существа на две группы: микоплазма (ныне – прокариоты) и амёбоплазма (ныне – эукариоты). Козо-Полянский детально обосновал предположение о том, что не только хлоропласты, но и митохондрии, а возможно, и ядро, клеточный центр, комплекс Гольджи, цистерны эндоплазматической сети имеют бактериальное происхождение, т. е. являются симбионтами.

Козо-Полянский впервые соединил идеи симбиогенеза с естественным отбором Ч. Дарвина и предположил, что симбиогенетические организмы являются более адаптированными, следовательно, выигрывают в борьбе за существование. По его мнению, симбиоз исключает наличие промежуточных форм, поскольку приводит к быстрым прогрессивным изменениям (скачкам) в организмах, а симбиогенез – универсальная эволюционная стратегия, поддерживаемая естественным отбором.

Однако идеи Козо-Полянского ещё полвека не встречали понимания научного сообщества, поскольку считались фантастическими.