Rapport de surface / volume:
* Rapport de surface / volume décroissant: À mesure qu'une cellule augmente, son volume augmente à un rythme plus rapide que sa surface. Cela signifie que la membrane cellulaire (qui fournit la surface de l'absorption des nutriments et de l'élimination des déchets) devient relativement plus petite par rapport au volume de la cellule. Cela rend plus difficile pour la cellule de transporter efficacement les nutriments et les déchets.
Limitations de diffusion:
* Taux de diffusion plus lents: Plus la cellule est grande, plus il faut longtemps pour que les molécules se diffusent à travers l'intérieur de la cellule. Cela peut entraîner une distribution inégale des nutriments et de l'oxygène et l'accumulation de déchets.
* Systèmes de transport inefficaces: Bien que les cellules aient des mécanismes tels que le transport actif et l'endocytose / exocytose, ceux-ci deviennent moins efficaces à mesure que la cellule augmente, exacerbant davantage les limitations de diffusion.
réplication de l'ADN et transcription:
* Demandes accrues sur l'ADN: Une cellule plus grande nécessite plus de synthèse des protéines, ce qui signifie que son ADN doit être répliqué et transcrit plus fréquemment. Cela exprime le stress sur l'ADN et les machines impliquées dans ces processus, conduisant potentiellement à des erreurs.
Contrôle et communication cellulaire:
* Perte de contrôle: Des cellules plus grandes peuvent avoir du mal à maintenir un contrôle approprié sur leur environnement interne, tels que le pH, les concentrations d'ions et l'activité enzymatique.
* Problèmes de transduction du signal: Les signaux de l'extérieur de la cellule peuvent ne pas atteindre efficacement toutes les parties de la cellule à mesure qu'elle se développe, affectant sa communication et sa coordination avec d'autres cellules.
Division cellulaire:
* Division de déclenchement: Les cellules ne se développent pas indéfiniment. Ils doivent éventuellement se diviser pour maintenir une taille optimale. Le processus de division cellulaire lui-même est complexe et peut être perturbé dans des cellules plus grandes, conduisant à des erreurs et à une croissance potentiellement incontrôlée.
Autres défis:
* Intégrité structurelle: Une cellule plus grande peut être plus sensible aux dommages physiques ou à l'instabilité.
* Exigences énergétiques: La croissance nécessite de l'énergie et une plus grande cellule a besoin de plus d'énergie pour maintenir ses processus, ce qui conduit potentiellement à un déficit énergétique.
Solutions:
Les cellules ont évolué des stratégies pour surmonter ces défis:
* Division cellulaire: La solution la plus courante consiste à se diviser en cellules plus petites, à maintenir une surface optimale sur le rapport volume et à assurer un transport efficace.
* Spécialisation: Certaines cellules deviennent spécialisées pour des fonctions spécifiques, réduisant leur taille et rationalisant leurs processus.
* compartimentation: Les cellules eucaryotes ont des organites qui compartinent différentes fonctions, permettant des processus efficaces dans des espaces plus petits.
* Systèmes de transport accrus: Les cellules évoluent des systèmes de transport plus complexes comme le transport actif et l'endocytose / exocytose pour améliorer l'absorption des nutriments et l'élimination des déchets.
Ces stratégies garantissent que les cellules peuvent se développer et fonctionner efficacement, même si elles sont confrontées aux défis de l'augmentation de la taille.
