Ti sei mai chiesto perché in natura non esistono "organismi unicellulari" grandi come una montagna? Le basi materiali della vita ci insegnano che le dimensioni delle cellule sono rigidamente vincolate da leggi fisiche e biologiche. La ragione fondamentale per cui una cellula non può crescere illimitatamente risiedenella limitazione del rapporto superficie/volume (S/V), e nella capacità limitata del nucleo di controllare un citoplasma troppo esteso.

1. Il limite dell'efficienza degli scambi di sostanze

Le attività vitali della cellula dipendono dall'apporto e dall'utilizzo di energia. Come una fabbrica in piena attività, la cellula cattura energia attraverso lafotosintesi (photosynthesis) o la rilascia attraverso la respirazione, il che comporta il trasporto transmembrana di numerose sostanze. Quando il volume cellulare aumenta, il volume (V) cresce al cubo, mentre la superficie (S) cresce solo al quadrato. Ciò significa che minore è la superficie relativa, minore è l'efficienza degli scambi di sostanze con l'esterno (come l'ingresso e l'uscita di $H_2O$, glucosio e $O_2$).

2. L'efficacia di controllo del nucleo

Il nucleo è il "cervello" della cellula. La quantità di materiale genetico contenuto in un nucleo è limitata. Se la cellula diventa troppo grande, i "comandi" impartiti dal nucleo impiegano più tempo a raggiungere la periferia cellulare, rendendo impossibile un controllo preciso di reazioni biochimiche complesse, come le reazioni enzimatiche specifiche e laconversione tra ATP e ADP. Pertanto, la crescita di un organismo si basa principalmente sul processo di aumento del numero di cellule attraverso la divisione cellulare, noto comeproliferazione cellulare (cell proliferation).