在地球生命演化的早期，為何會出現出細胞分裂的特性？有學者提出了細胞分裂的光合起源假說。首先，細胞本質上必須是一個獨立的半開放體系，細胞膜允許物質的進出—營養物質的吸收以及代謝物的輸出，這是生命個體進化的基礎。這樣，細胞膜就必須具有選擇性的通透性，允許一些小分子化合物（如養分）的進出，但是，大的分子肯定是難以自由通行的。
脂雙層膜正好具有了這樣的選擇通透性：水、甘油、色氨酸、一個普通的蛋白質以及鈉離子在卵磷脂膜中的相對滲透性分別為109、106、102、1和1，這就是說，雙層磷脂膜對大分子和帶電離子是不通透的，而小的非帶電分子有較高的通透性，因此，這樣的半透膜建立了對不同類型（如極性、大小）分子選擇性攝取或釋放的體系，而生物大分子若在囊泡內形成，則能在囊泡內部很好地保存并行使生命功能。帶電粒子不能自由穿越脂雙層這一點十分重要，因為如果沒有這一特性，H+就不能形成跨膜電位，也就不能用于ATP的合成，更不會有現在生命系統的存在！
接下來，如果在前細胞體中發生了有機物質的合成，就會出現新的問題。在一個有限的前細胞體中如果發生光合作用驅動的有機物合成，就必然會導致有機物質在細胞體中的不斷增加，也必然會導致細胞的破裂，或許正是這種反反復復的細胞破裂過程（脂質的化學特性決定了它們在水溶液中能自發形成脂雙層的球形結構，這是這種過程能不斷重復的重要基礎）后來演化出生命最重要的機制之一——細胞分裂。因此，能進行光合作用的原始細菌（最初可能沒有產氧能力）應該是最先出現的單細胞生物。
或者簡單地說，為了進行有機物質的合成，細胞膜必須對物質的進出有選擇性，特別是它必須保證養分的進入和一部分廢物的排出。但是，這也不能解決所有問題，譬如，它如何來處置光合作用生產的有機物的堆積問題呢？
可以設想有三種可能的途徑：
細胞不斷增大。但事實上，這是不可能的，因為對漂浮于水中的原始細胞來說，細胞的增大就會由于沉降的加速而使它們快速葬身海底的風險聚增；
細胞將合成的有機物迅速分解，排出體外；
隨著有機物的堆積，細胞一分為二，不斷重復新的合成—分裂之過程。
顯然，生命選擇了第3種方案。
這種策略似乎與現生細胞體積的周期性變化相吻合：細胞分裂形成的新細胞，最初體積較小，只有母細胞的一半，但它們能迅速合成新原生質，細胞隨之增大，到母細胞一般大小時，便可繼續分裂，如此循環往復。利用光能不斷合成有機物的一個結果就是，要求細胞體積不斷增大，如果偶然出現分裂的細胞，而且有一部分存活下來，而且逐漸被記憶（遺傳）下來，就能形成細胞分裂。這是一個重要的進化事件，因為能夠具有物種特性的生命在本質上必須是一個能自我復制的系統。