La similitud genética entre las cianobacterias y los cloroplastos es abrumadora, para empezar. Al igual que las bacterias, los cloroplastos tienen un cromosoma circular procariótico que codifica genes para sus funciones centrales. Además de plastidios (un término genérico para organelos similares a cloroplastos) y mitocondrias, el núcleo almacena todo el material genético para eucariotas (aquellas cosas que no son bacterias o arqueas).
Hay muchas vías de fijación de carbono (lectura fotosintética) en la naturaleza y muchas nuevas se pueden ensamblar fácilmente a partir de vías naturales. Sin embargo, los que usan los cloroplastos y las cianobacterias son idénticos. La ley de la parsimonia sugiere que comparten un ancestro común en lugar de haber desarrollado sistemas idénticos por separado.
Los cloroplastos (y las mitocondrias) están encerrados en dos bicapas de fosfolípidos. Las bacterias están envueltas en solo una. El proceso habitual mediante el cual los eucariotas engullen las cosas extrañas es rodeándolas en una bicapa de lípidos antes de la digestión. Esto colocaría una segunda bicapa lipídica alrededor de la bicapa lipídica existente de las bacterias, lo que daría como resultado el patrón doble de bicapa lipídica que vemos hoy. El proceso por el cual las bacterias engullidas se convirtieron en simbiontes en lugar de alimentos es menos claro.
