Margulis observou amibas (como esta) a dividirem-se em duas.

Ela decidiu estudar estes dois temas no seu mestrado, na Universidade de Wisconsin. Foi aí que viu pela primeira vez as amibas ao microscópio, observando o modo como ingeriam os alimentos e se reproduziam ao dividir-se em duas. Em primeiro lugar, a amiba altera a sua forma, de gota para esfera quase perfeita. Depois, o núcleo, a estrutura que contém o material genético, divide-se em dois. Em seguida, toda a célula inicia a divisão, separando-se em duas células, cada uma com um núcleo e todas as estruturas celulares de que necessita para viver como uma amiba adulta.

No citoplasma de uma célula, as mitocôndrias (à esquerda) reproduzem-se de maneira semelhante às bactérias (à direita). Imagem da bactéria © Dennis Kunkel Microscopy, Inc. (www.denniskunkel.com)

Pela mesma altura, Margulis apercebeu-se do comportamento estranhamente independente das mitocôndrias, as estruturas celulares que fornecem energia, decompondo as moléculas dos alimentos. Apesar de as mitocôndrias serem apenas parte da célula, pareciam reproduzir-se da mesma maneira que as amibas — dividindo-se em dois! Como as mitocôndrias têm um tamanho e uma forma semelhantes a alguns tipos de bactérias e as bactérias também se reproduzem dividindo-se em dois, Margulis não pôde deixar de pensar no quanto esta estrutura celular, ou organelo, se comportava como uma bactéria independente.