成長の課題:
* 表面積と体積比が減少する: 細胞に入って出るものを制御する細胞膜は、細胞の体積と同じ速度で増加しません。これは、細胞の表面積がその体積に比べて小さくなることを意味し、細胞が栄養素を輸送し、廃棄物を効率的に排出することを困難にします。
* 拡散の効率が低下する: 分子が細胞内を移動する距離は増加し、栄養素の拡散を遅らせ、廃棄物の除去を遅らせます。
* DNA過負荷: セルの機能の命令を含む細胞のDNAは、細胞が大きくなっても同じ量のままです。これにより、DNAが細胞の活動を効果的に制御することが難しくなります。
細胞応答:
* 細胞分裂: これらの課題を克服するために、セルは通常、大きくなりすぎる前に分裂します。これにより、表面積と体積比が好ましいままであり、DNAが細胞の活動を効果的に制御できることが保証されます。
* 専門化: 多細胞生物では、細胞は異なるタイプに特化することもできます。それぞれが特定の機能を備えており、細胞が大きい場合でもより効率的なプロセスを可能にします。
* オルガネラ: 細胞は、ミトコンドリアや小胞体などのオルガネラの数および/またはサイズを増やして、より大きな細胞の代謝需要の増加をサポートします。
要約:
細胞の成長は有利であり、より大きな機能を可能にします。しかし、細胞が大きくなるにつれて、表面積から体積比の減少、拡散速度の低下、DNA過負荷のために、代謝プロセスを維持する際の課題に直面します。これらの課題は、多くの場合、細胞の生存率と効率を維持するために、細胞分裂、専門化、およびオルガネラの発達を引き起こします。