Mitokondria memiliki keunikan tersendiri dari organel lain di dalam sel. Mitokondria merupakan organel yang mengandung DNA, selain DNA inti pada nukleus. Dari keunikan inilah para peneliti berusaha mencari informasi lebih lanjut, peristiwa ini mempelopori perkembangan penelitian mitokondria. Â Â
Pada tahun 1981 Lynn Margulis menciptakan Teori Endosimbiosis Serial (TES), yaitu evolusi sel eukariot melibatkan simbiosis dari beberapa sel nenek moyang yang saling bebas dalam urutan yang spesifik. Para nenek moyang ini terdiri atas sel inang (arkea metanogen serupa Thermoplasma), nenek moyang mitokondria (serupa Daptobacter dan Bdellovibrio), nenek moyang kloroplas (serupa Cyanobacter) dan nenek moyang struktur pergerakan selular (serupa Spirochete). Para nenek moyang simbion masuk ke sel inang sebagai makanan yang tidak dicerna atau sebagai parasit internal yang kemudian antar mereka saling bekerjasama yang disebut endosimbiosis. Ketika mereka menjadi saling tergantung maka simbiosis antar mereka menjadi saling tak terpisahkan. (Marguilis, 1981)
Berdasarkan hipotesis endosimbiosis mitokondria berasal dari sel eukariotik yang bersimbiosis dengan prokariot (bakteri) sehingga membentuk organel sel. Adanya DNA pada mitokondria menunjukkan bahwa dahulu mitokondria merupakan entitas yang terpisah dari sel inangnya. Hipotesis ini ditunjang oleh beberapa kemiripan mitokondria dengan bakteri. Mitokondria ini menyerupai bakteri mulai dari bereproduksi dengan cara membelah diri menjadi dua, memiliki sistem genetik sendiri, dan memiliki ribosom. Ribosom mitokondria lebih mirip dengan bakteri dibandingkan dengan ribosom yang dikode oleh inti sel eukariot.
Asal-usul mitokondria sebagai entitas yang terpisah maka mitokondria memiliki DNA sendiri. DNA mitokondria berbeda namun berhubungan dengan DNA yang dimiliki nucleus. DNA mitokondria terdapat dalam bentuk sirkular tunggal atau "catenated", yaitu dua atau lebih untai berkaitan bersama sama seperti kaitan dalam rantai, didalam matriks mitokondria. Satu mitokondria biasanya memiliki 2-6 kopi DNA, sehingga jumlah mtDNA per sel mencapai 108atau bergantung pada jumlah mitokondria tipe tertentu (Siregar,1990).
      Sistem semiotonom mitokondria terlihat dari cara sintesis ribosom mitokondria. RNA ribosom mitokondria ditanskripsi di mtDNA sedang protein ribosom mitokondria ditranskripsi dari DNA inti, kemudian ditranslasi pada ribosom sitoplasma dan akhirnya diangkut ke dalam mitokondria untuk perakitan partikel nukleotida (ribosom) (Siregar, 1990).
Mitokondria memiliki sifat untuk memperbanyak diri. Peristiwa ini disebut dengan mitokondriogenesis. Proses pembantukan mitokondria terdiri dari dua tahap, yakni tahap pertumbuhan dan reproduksi. Proses diferensiasi organel tersebut tak lepas dari peran DNA mitokondria. Proses diawali dengan pemanjangan mitokondria, selanjutnya satu atau lebih krista yang berada ditengah akan membentuk ruangan dengan tumbuh memotong matriks dan melebur dengan membran dalam di sampingnya. Setelah bagian dalam terbelah menjadi dua, membran luar mengalami invaginasi (pemisahan) yang dilanjutkan dengan peleburan kedua membran dalam. Pada akhirnya terbentuklah dua mitokondria.
Setiap individu tumbuh dan berkembang selalu bermula dari peleburan dua sel (sel ovum dan sel sperma). Keduanya, sel sperma dan sel ovum masing-masing memiliki organel sel yang sama. Masing-masing sel telur dan sel sperma pasti memiliki nukleus (intisel), sitoplasma, retikulum endoplasma, badan golgi, ribosom, lisosom, mitokondria, dan berbagai organel sel lain. Namun, dalam penelitian beberapa ahli menyatakan bahwa mitokondria yang ada dan berfungsi di dalam tubuh kita merupakan mitokondria yang berasal dari sel ovum saja, tidak ada mitokondria yang berasal dari sel sperma. Pertanyaan utamanya adalah mengapa mitokondria di tubuh kita tidak berasal dari kedua sel orang tua kita.
Dalam proses pembuahan, jutaan sel sperma akan melintasi rongga rahim, saling berebut untuk mencapai sel telur matang yang berada pada saluran oviduk (saluran oviduk atau fuba falopi adalah saluran kecil yang menghubungkan uterus dengan kantung telur) di seberang rahim. Dari jutaan sel sperma hanya akan ada satu sel sperma yang masuk ke dalam sel sperma. Meski kadang-kadang terjadi anomali, ada dua sel sperma yang masuk ke dalam sel ovum (keadaan ini menyebabkan kembar tidak identik). Setelah satu sel sperma berhasil masuk ke dalam sel ovum, maka akan terjadi perubahan-perubahan pada permukaan sel telur dan tidak dapat dimasuki lagi oleh sperma. Berjuta-juta sel sperma lain akan mati dengan sendirinya.
