Proučavanje pitanja porekla, evolucije i filogenije algi od velikog je teorijskog značaja, jer doprinosi razjašnjenju mnogih fundamentalnih pitanja biologije. Među najvažnija pitanja svakako ubrajamo nastanak živih bića na planeti Zemlji, problem morfološke evolucije, pojave i evolucije polnog procesa, načina ishrane, razvića ćelijskog zida i mnogih drugih pitanja.
Poreklo algi: Do danas su vršena mnoga kompleksna proučavanja kako fosilnih, tako i recentnih organizama. Pored ovih istraživanja, vršena su i ona koja se tiču nastanka i razvoja planete Zemlje. Na osnovu rezultata ovih istraživanja danas sa velikom sigurnošću možemo tvrditi da su prvobitna živa bića bila anaerobni heterotrofni prokariotični organizmi. Međutim, njihovi fosilni ostaci do danas nisu otkriveni. Najstariji fosilni ostaci pripadaju bakterijama i modrozelenim prokariotima. Pronađeni su u slojevima čija se starost procenjuje na oko 3,5 milijarde godina. Na osnovu ovoga se zaključuje da je biološka evolucija počela pre oko 4 milijarde godina. Od organizama sa prokariotičnim tipom organizacije razvili su se prvi eukariotski organizmi, čiji su prvi fosilni ostaci nađeni u slojevima starim između 1,6 do 1,4 milijarde godina. Na osnovu onoga što je do danas poznato o poreklu algi, može se zaključiti da one vode poreklo od nekih prokariotičkih organizama koji su imali hlorofil i vršili oksigenu fotosintezu. Od takvih organizama, kao samostalna evolutivna grana, u davnoj prošlosti pre oko tri milijarde godina, izdvojili su se modrozeleni prokarioti (Cyanoprocaryota). Dalja evolucija algi rezultirala je u pojavi prvih eukariotičnih organizama. Pri tumačenju nastanka eukariota od prokariota dominiraju dva osnovna shvatanja.
Teorija prelaznih formi: Ova teorija je postavljena u drugoj polovini devetnaestog veka. Ona tumači nastanak eukariota postepenim diferenciranjem i usložnjavanjem građe prokariota. Takav razvoj živog sveta predpostavlja postojanje prelaznih formi između prokariota i eukariota. S obzirom da do danas nisu pronađene prelazne forme, hipoteza postepenog diferenciranja nije opšteprihvaćena. Iako danas ova teorija predstavlja klasično i u neku ruku zastarelo shvatanje, ipak i danas su pojedini biolozi više okrenuti ovoj teoriji, jer teorija endosimbioze ima i dosta nedostataka. Sličnosti između mitohondrija i bakterija, hloroplasta i modrozelenih prokariota, pristalice hipoteze postepenog diferenciranja tumače mogućnošću paralelne evolucije, što je kao pojava evidentno u prirodi. Neosporno je da putem endosimbioze mogu da nastanu novi organizmi, kao recimo lišaji, tako da je njena uloga u evoluciji svakako prisutna, ali simbioza sigurno nije jedini put obrazovanja novih oblika života.
Teorija endosimbioze: U pogledu nastanka eukariota od prokariota u savremenoj nauci je prihvaćeno od najvećeg broja biologa shvatanje koje je formulisano u endosimbiotskim teorijama. Ovu teoriju je prvi postavio Andreas Šimper 1883. godine na osnovu sličnosti između modrozelenih prokariota i hloroplasta. Zbog nedovoljno argumenata, Šimperova teorija pada u zaborav sve do 1905. godine kada Konstantin Mereškovski nije uvideo endosimbiotsko poreklo hloroplasta. Potom je 1920. godine Ivan Valin došao na ideju o endosimbiotskom poreklu mitohondrija. U narednim godinama je veliki broj biologa radilo na endosimbiotskoj teoriji i došlo do značajnih otkrića. Tek je 1981. godine Lin Margulis u svojoj knjizi pod nazivom "Simbioza u ćelijskoj evoluciji" u celini izložila ovu teoriju.
Prema endosimbiotskoj teoriji prvi organizmi su bili slobodnoživeći, ameboidni, anaerobni i heterotrofni. Njihovom evolucijom dolazi do pojave živih bića koja su u stanju da sintetišu prvi porfirin-citohrom i da zahvaljujući tome vrše hemosintezu, odnosno da se hemoautotrofno ishranjuju. Tokom dalje evolucije pojavljuju se organizmi sa hlorofilom, odnosno oni kod kojih je u porfirinskom prstenu došlo do zamene atoma gvožđa atomom magnezijuma. Na taj način su nastali prvi organizmi koji su sposobni da vrše fotosintezu, odnosno da se fotoautotrofno ishranjuju. Značaj pojave fotosinteze za održavanje i dalju evoluciju živog sveta ogleda se u stvaranju praktično nepresušnog izvora organskih jedinjenja i produkciji molekulskog kiseonika, prvo u hidrosferi, a potom i atmosferi. Na taj način ostvareni su uslovi za pojavu prvih aerobnih organizama na Zemlji koji su bili autotrofni i heterotrofni.
