Тъй като животът на Земята започна да преминава еволюция и да станат по-сложни, толкова по-прости тип клетка наречен прокариот претърпя няколко промени за дълъг период от време, за да се превърне в еукариотни клетки. Еукариотите са по-сложни и имат много повече части от прокариотите. Отне няколко мутации и оцелява естествен подбор еукариотите да се развиват и да станат разпространени.
Учените смятат, че пътуването от прокариоти до еукариоти е резултат от малки промени в структурата и функцията за много дълги периоди от време. Има логично прогресиране на промените, за да станат тези клетки по-сложни. След като еукариотните клетки са се появили, те могат да започнат да образуват колонии и евентуално многоклетъчни организми със специализирани клетки.
Повечето едноклетъчни организми имат клетъчна стена около плазмените си мембрани, за да ги предпазят от опасности от околната среда. Много прокариоти, като някои видове бактерии, също са капсулирани от друг защитен слой, който също им позволява да се придържат към повърхности. Повечето прокариотични фосили от
Предкамбрийски период от време са бацили или пръчковидни, с много жилава клетъчна стена, обграждаща прокариота.Докато някои еукариотни клетки, като растителни клетки, все още имат клетъчни стени, много от тях не. Това означава, че известно време през еволюционната история на прокарн, клетъчните стени, необходими да изчезнат или поне да станат по-гъвкави. Гъвкавата външна граница на клетката позволява тя да се разширява повече. Еукариотите са много по-големи от по-примитивните прокариотни клетки.
Гъвкавите граници на клетките също могат да се огъват и сгъват, за да създадат повече повърхностна площ. Клетка с по-голяма повърхност е по-ефективна при обмен на хранителни вещества и отпадъци с околната среда. Също така е от полза внасянето или отстраняването на особено големи частици с помощта на ендоцитоза или екзоцитоза.
Структурните протеини в еукариотната клетка се събират, за да създадат система, известна като цитоскелет. Докато терминът "скелет" обикновено има на ум нещо, което създава формата на обект, цитоскелетът има много други важни функции в еукариотната клетка. Микрофиламентите, микротрубочките и междинните влакна не само помагат да се запази формата на клетката, те се използват широко в еукариотични митоза, движение на хранителни вещества и протеини и закрепване на органели на място.
По време на митозата микротубулите образуват вретеното, което дърпа хромозоми разделени и ги разпределя по равно на двете дъщерни клетки, които се получават след разделянето на клетката. Тази част от цитоскелета се прикрепя към сестринските хроматиди в центромера и ги разделя равномерно, така че всяка получена клетка е точно копие и съдържа всички гени, от които се нуждае, за да оцелее.
Микрофиламентите също помагат на микротрубочките за преместване на хранителни вещества и отпадъци, както и новопроизведени протеини, до различни части на клетката. Междинните влакна поддържат органелите и другите части на клетките, като ги закрепват там, където е необходимо. Цитоскелетът също може да образува жлези, за да движи клетката наоколо.
Въпреки че еукариотите са единствените видове клетки, които имат цитоскелети, прокариотичните клетки имат протеини, които са много близки по структура с тези, използвани за създаване на цитоскелета. Смята се, че тези по-примитивни форми на протеините претърпяха няколко мутации, които ги накараха да се групират и образуват различните парчета от цитоскелета.
Най-използваната идентификация на еукариотната клетка е наличието на ядро. Основната работа на ядрото е да приюти ДНКили генетична информация за клетката. В прокариот ДНК просто се намира в цитоплазмата, обикновено в единична форма на пръстен. Еукариотите имат ДНК вътре в ядрена обвивка, която е организирана в няколко хромозоми.
След като клетката е еволюирала гъвкава външна граница, която може да се огъва и сгъва, се смята, че ДНК пръстенът на прокариота е намерен близо до тази граница. Докато се огъваше и сгъваше, тя заобикаля ДНК и се прищипва, за да се превърне в ядрена обвивка, заобикаляща ядрото, където ДНК сега е защитена.
С течение на времето ДНК с форма на единичен пръстен еволюира в плътно навита структура, която сега наричаме хромозома. Това беше благоприятна адаптация, така че ДНК не се заплита или неравномерно се разделя по време на митоза или мейоза. Хромозомите могат да се развиват или навиват в зависимост от това в кой етап от клетъчния цикъл се намира.
Сега, когато ядрото се появи, се развиха други вътрешни мембранни системи като ендоплазмения ретикулум и апарата Голджи. Рибозомите, която беше само от свободно плаващия сорт в прокариотите, сега се закотвиха към части от ендоплазмения ретикулум, за да подпомогнат сглобяването и движението на протеини.
С по-голяма клетка идва нуждата от повече хранителни вещества и производството на повече протеини чрез транскрипция и транслация. Заедно с тези положителни промени идва и проблемът с повече отпадъци в клетката. Продължаването на търсенето на отпадъци беше следващата стъпка в еволюцията на съвременната еукариотна клетка.
Гъвкавата граница на клетките вече създаваше всевъзможни гънки и можеше да се прищипва при необходимост, за да създаде вакуоли, за да вкара частици във и извън клетката. Освен това беше направила нещо като задържаща клетка за продукти и отпадъци, които клетката произвеждаше. С течение на времето някои от тези вакуоли успяват да задържат храносмилателен ензим, който може да унищожи стари или увредени рибозоми, неправилни протеини или други видове отпадъци.
Повечето от частите на еукариотната клетка са направени в рамките на една прокариотна клетка и не изискват взаимодействие на други единични клетки. Обаче еукариотите имат няколко много специализирани органели, за които се смята, че някога са били собствени прокариотни клетки. Примитивните еукариотни клетки са имали способността да поглъщат нещата чрез ендоцитоза, а някои от нещата, които може да са погълнали, изглежда са по-малки прокариоти.
Известен като Ендосимбиотична теория, Лин Маргулис предложи митохондриите или частта от клетката, която прави използваема енергия, някога е бил прокариот, който е бил погълнат, но не усвоен от примитивния еукариот. Освен че прави енергия, първата митохондрия вероятно е помогнала на клетката да оцелее по-новата форма на атмосферата, която сега включва кислород.
Някои еукариоти могат да бъдат подложени на фотосинтеза. Тези еукариоти имат специална органела, наречена хлоропласт. Има доказателства, че хлоропластът е прокариот, подобен на синьозелени водорасли, които са били погълнати много като митохондриите. След като беше част от еукариота, сега еукариотът можеше да произвежда собствена храна, използвайки слънчева светлина.