Todos los seres vivos están compuestos de al menos una célula (aparte del debate menor sobre si los virus deberían considerarse vivos). Si la materia viva no estuviera empacada en una membrana selectivamente permeable, entonces sus moléculas simplemente se extenderían uniformemente en el medio circundante (aire o agua) y no podrían interactuar de una manera que produzca metabolismo o vida. La membrana plasmática circundante mantiene una diferencia en la composición química entre el interior y el exterior de una célula y evita que las moléculas vitales se escapen. Las membranas intracelulares compartimentan las moléculas celulares de una manera que hace posible un metabolismo coordinado.
Existen múltiples razones por las cuales un cuerpo de planta o animal está compuesto de millones a billones de células diminutas en comparación con una o unas pocas células muy grandes:
(1) Permite la división del trabajo, por lo que diferentes células pueden activar o inhibir diferentes genes y especializarse como neuronas, células musculares, células renales, células sanguíneas, etc. Mucho mejor que una célula que intenta “hacerlo todo”. Eso haría ser como una sociedad humana en la que cada persona debe ser competente en todas las habilidades necesarias para una sociedad funcional.
(2) Existe un límite en lo grande que puede ser una célula sin que se rompa su membrana plasmática (o pared celular de la planta), como un globo de agua sobrecargado.
(3) Si una celda hipotética duplica su tamaño, tiene 8 veces más citoplasma que necesita servicios metabólicos, pero solo 4 veces más membrana superficial disponible para realizar esos servicios. Una celda demasiado grande no puede recibir un servicio adecuado mediante el transporte de materiales dentro y fuera de su membrana. Morirá por la acumulación de sus propios productos de desecho tóxicos o por la falta de oxígeno y nutrientes.
(4) Las células dependen de la velocidad de difusión de las moléculas vitales a través de un medio acuoso muy concurrido. El tiempo necesario para que una molécula se difunda desde el punto A hasta el punto B aumenta rápidamente a medida que aumenta la distancia. Por lo tanto, en una celda sobredimensionada, los materiales que ingresan a la célula en la superficie no podrían llegar a los componentes intracelulares que los necesitan (como el oxígeno que llega a las mitocondrias) lo suficientemente rápido como para sostener la vida. No se pueden desperdiciar los productos generados en la celda, como el CO2, difusos en la superficie de la célula y salir de la celda lo suficientemente rápido como para evitar el envenenamiento.
