Γιατί τα κύτταρα είναι πολύ μικρά εξηγούν το μέγεθος των ορίων των κυττάρων;
1. Αναλογία επιφάνειας προς ένταση:
* Το πρόβλημα: Καθώς ένα κύτταρο μεγαλώνει, ο όγκος του αυξάνεται πολύ πιο γρήγορα από την επιφάνεια του. Σκεφτείτε ένα μπαλόνι:Καθώς το ανατινάξετε, μεγαλώνει, αλλά το λεπτό δέρμα (επιφάνεια) δεν αυξάνεται τόσο γρήγορα όσο ο αέρας μέσα (όγκος).
* Η επίπτωση: Η επιφάνεια του κυττάρου είναι κρίσιμη για την ανταλλαγή υλικών με το περιβάλλον της (λαμβάνοντας θρεπτικά συστατικά, εκτοξεύοντας απόβλητα). Ένας μεγάλος όγκος με μια μικρή επιφάνεια σημαίνει ότι το κύτταρο δεν μπορεί να πάρει αποτελεσματικά αυτό που χρειάζεται ή να απαλλαγεί από αυτό που δεν το κάνει.
2. Διάχυση:
* Το πρόβλημα: Τα κύτταρα βασίζονται στη διάχυση για να μετακινήσουν ουσίες στις μεμβράνες τους. Η διάχυση είναι η παθητική κίνηση των μορίων από περιοχές υψηλής συγκέντρωσης σε χαμηλή συγκέντρωση. Αυτή η διαδικασία είναι αργή σε μεγάλες αποστάσεις.
* Η επίπτωση: Εάν ένα κελί είναι πολύ μεγάλο, η απόσταση για τα μόρια να ταξιδεύουν μέσα στο κύτταρο γίνεται πολύ μεγάλη. Αυτό σημαίνει ότι τα βασικά μόρια όπως το οξυγόνο και τα θρεπτικά συστατικά μπορεί να μην φτάσουν γρήγορα στο κέντρο του κυττάρου και τα απόβλητα μπορεί να συσσωρευτούν.
3. DNA και RNA:
* Το πρόβλημα: Το DNA του κυττάρου (το σχέδιο για το κύτταρο) βρίσκεται στον πυρήνα. Ο πυρήνας πρέπει να κατευθύνει την παραγωγή πρωτεϊνών, η οποία συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα.
* Η επίπτωση: Εάν ένα κύτταρο είναι πολύ μεγάλο, χρειάζεται πολύς χρόνος για οδηγίες από το DNA για να φτάσουν στα ριβοσώματα (τα εργοστάσια πρωτεϊνών) στο κυτταρόπλασμα. Αυτό καθυστερεί την βασική σύνθεση πρωτεϊνών και επιβραδύνει τη συνολική λειτουργία των κυττάρων.
4. Δομική υποστήριξη:
* Το πρόβλημα: Ένα μεγάλο κύτταρο είναι πιο ευαίσθητο στο σπάσιμο ή την κατάρρευση λόγω του δικού του βάρους και της εσωτερικής πίεσης.
* Η επίπτωση: Τα μικρότερα κύτταρα διατηρούν καλύτερη δομική ακεραιότητα, ελαχιστοποιώντας την πιθανότητα βλάβης και εξασφαλίζοντας τη σωστή λειτουργία.
5. Κυτταρική εξειδίκευση:
* Η λύση: Αντί να έχουν μερικά τεράστια κύτταρα, οι πολυκύτταροι οργανισμοί έχουν εξελιχθεί ώστε να έχουν πολλά μικρά κύτταρα που μπορούν να ειδικευτούν σε διαφορετικά καθήκοντα. Αυτή η κατανομή της εργασίας επιτρέπει μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα και πολυπλοκότητα.
Στην ουσία, το μέγεθος ενός κυττάρου είναι μια ισορροπία μεταξύ της ανάγκης για αρκετό όγκο για την εκτέλεση των λειτουργιών του και την ανάγκη για μια αρκετά μεγάλη επιφάνεια για να ανταλλάξει αποτελεσματικά υλικά με το περιβάλλον του. Παραμένοντας μικρά, τα κύτταρα μπορούν να μεγιστοποιήσουν την αποτελεσματικότητα και να διατηρήσουν τη βέλτιστη λειτουργία.
