Pernahkah Anda bertanya-tanya, mengapa tidak ada "organisme uniseluler" sebesar gunung di alam? Dasar material dari aktivitas kehidupan memberi tahu kita bahwa ukuran sel sangat dibatasi oleh hukum fisika dan biologi. Alasan inti mengapa sel tidak bisa tumbuh tak terbatas adalahketerbatasan luas permukaan relatif (rasio luas permukaan terhadap volume S/V), serta keterbatasan kemampuan inti sel dalam mengendalikan sitoplasma yang luas.

1. Batas Efisiensi Pertukaran Zat

Aktivitas kehidupan sel tidak terlepas dari pasokan dan pemanfaatan energi. Seperti pabrik yang sibuk, sel menangkap energi melaluifotosintesis (photosynthesis) atau melepaskan energi melalui respirasi, yang melibatkan transpor membran dari sejumlah besar zat. Saat volume sel bertambah, volumenya (V) bertambah secara kubik, sementara luas permukaannya (S) hanya bertambah secara kuadratik. Ini berarti semakin kecil luas permukaan relatif, semakin rendah efisiensi pertukaran zat sel dengan lingkungan luar (seperti keluar masuknya $H_2O$, glukosa, dan $O_2$).

2. Efektivitas Kendali Inti Sel

Inti sel adalah "otak" dari sel. Materi genetik yang terkandung dalam satu inti sel memiliki batas tertentu. Jika volume sel terlalu besar, waktu yang dibutuhkan "perintah" dari inti sel untuk mencapai tepi sel akan semakin panjang, sehingga tidak dapat mengatur reaksi biokimia kompleks secara tepat, seperti reaksi enzimatik spesifik dankonversi ATP dan ADP. Oleh karena itu, pertumbuhan organisme terutama bergantung pada proses perbanyakan jumlah sel melalui pembelahan sel, yaituproliferasi sel (cell proliferation).