Les premières cellules avec un noyau apparaissent il y a 2 millions d’années. L’évolution des cellules procaryotes en cellules eucaryotes est l’une des étapes les plus significatives de l’évolution du vivant. Les cellules eucaryotes possèdent d’autres structures closes à l’intérieur de leur cytoplasme, contrairement aux procaryotes. Ces cellules peuvent ainsi mieux protéger leur matériel génétique et présentent des capacités plus grandes de photosynthèse et/ou de respiration. Les cellules eucaryotes seraient nées d’une symbiose entre deux procaryotes : l’un aurait « avalé » sans « digérer » l’autre et une relation mutuellement bénéfique se serait mise en place. C’est ainsi que ce seraient formées les mitochondries (production d’énergie par respiration) puis beaucoup plus tard les chloroplastes (captage de l’énergie solaire par photosynthèse oxygénique). Les eucaryotes sont beaucoup plus complexes et contiennent de 10 à 100 fois plus de gènes et jusqu’à 1000 fois plus d’ADN que les procaryotes.