Quanto è piccola una cellula?

Una cellula epatica umana misura in media 25 µm di diametro, mentre l’ameba gigante Chaos carolinense può raggiungere 1 mm di lunghezza. Non esiste una dimensione unica per le cellule: quelle umane più comuni possono misurare decine di micrometri di diametro, mentre alcuni organismi unicellulari diventano abbastanza grandi da sembrare puntini in movimento.

Un micrometro (µm) è un’unità di lunghezza usata per misurare le cellule; un nanometro (nm) è più piccolo. Queste unità aiutano a seguire il passaggio da una cellula umana a un batterio e poi a una minuscola struttura all’interno di una cellula.

Una cellula umana può essere larga quasi quanto un capello

Un capello umano è largo circa 70 µm. Una cellula della guancia misura 60 µm di diametro, quasi quanto un capello, e circa otto volte il diametro di un globulo rosso. Un globulo rosso misura 7.5 µm di diametro. Questi tipi di cellule umane comuni aiutano a dare un significato concreto alla parola «microscopico»: la cellula della guancia è quasi larga quanto un capello, mentre un globulo rosso è molto più sottile.

Le cellule della guancia sono cellule squamose, piatte, che rivestono l’interno della bocca. La loro forma ampia permette loro di formare una superficie di rivestimento e sono facili da raccogliere con un tampone sulla guancia. Per questo sono spesso usate negli esperimenti scolastici di estrazione del DNA. Il campione si preleva da una parte del corpo che quasi tutti possono raggiungere, ma per vedere chiaramente le cellule serve un microscopio.

Un adipocita umano maturo, o cellula adiposa, ha un diametro di 100 µm. Il suo interno è quasi interamente occupato da un’unica grande goccia lipidica, che spinge il nucleo verso il bordo. Con i suoi 100 µm, è circa 1.7 volte più larga di una cellula della guancia. La grande goccia conferisce a questa cellula una struttura caratteristica: una riserva immagazzinata occupa gran parte dello spazio racchiuso dalla membrana esterna.

Un epatocita, cioè una cellula del fegato, misura in media 25 µm di diametro. È più piccolo di una cellula della guancia, ma misura circa 3.3 volte il diametro di un globulo rosso. Gli epatociti costituiscono circa l’80% della massa del fegato e svolgono centinaia di funzioni metaboliche. La larghezza di una cellula, da sola, non dice quale lavoro svolga: l’epatocita, più piccolo, fa parte di un organo responsabile di molte attività chimiche diverse.

Alcuni organismi unicellulari sono molto più grandi

Chaos carolinense è una delle amebe più grandi conosciute e a occhio nudo può sembrare un puntino in movimento. Quando è distesa, misura 1 mm di lunghezza, circa il doppio della larghezza di un granello di sabbia di medie dimensioni. Un chicco di riso è circa sei volte più lungo dell’ameba distesa. Il contorno dell’ameba cambia mentre si muove, quindi la sua lunghezza misurata si riferisce alla forma distesa.

Il ciliato rosa Blepharisma japonicum misura 300 µm di lunghezza, circa 4.3 volte la larghezza di un capello umano. Corrisponde anche a circa 40 diametri di globuli rossi. Il pigmento fotosensibile di Blepharisma, la blepharismin, gli conferisce il colore rosa e può essere tossico in presenza di luce intensa. Una cellula così grande è comunque troppo piccola per essere vista chiaramente senza ingrandimento, ma è molte volte più larga del globulo rosso che contribuisce a trasportare ossigeno nel corpo.

I batteri riducono la scala a pochi micrometri

I batteri sono cellule, ma sono molto più piccoli delle cellule umane descritte sopra. Il batterio a forma di bastoncino Shigella flexneri misura 2.5 µm di lunghezza. Un globulo rosso è lungo circa tre volte Shigella. Shigella può invadere le cellule intestinali umane servendosi di un sistema di iniezione specializzato. Le sue piccole dimensioni non gli impediscono di interagire direttamente con cellule molto più grandi.

Deinococcus radiodurans misura 2 µm di diametro. Può sopravvivere a dosi di radiazioni migliaia di volte superiori a quelle che ucciderebbero un essere umano, riparando rapidamente il DNA frammentato. Un globulo rosso ha un diametro circa 3.8 volte maggiore. Questo batterio occupa poco spazio accanto a un globulo rosso, eppure il suo sistema di riparazione può ripristinare il materiale genetico danneggiato.

Il cianobatterio marino Synechococcus misura in media 1 µm di diametro. Un globulo rosso è circa 7.5 volte più largo e Synechococcus ha un diametro pari a circa la metà di quello di Deinococcus radiodurans. Synechococcus è uno degli organismi fotosintetici più abbondanti sulla Terra e contribuisce in modo significativo alla produzione globale di ossigeno. Il suo ruolo va ben oltre le sue dimensioni minuscole: queste cellule contribuiscono a sostenere la fotosintesi negli oceani.

I virus sono più piccoli delle cellule, ma non sono cellule

Tra le cellule più piccole conosciute, Mycoplasma genitalium misura circa 0.3 per 0.6 micrometri (si apre in una nuova scheda). Esistono strutture ancora più piccole all’interno delle cellule. Un lisosoma è un organello delimitato da una membrana e contiene enzimi digestivi che degradano i rifiuti e i detriti cellulari; il suo diametro tipico è di 500 nm. È circa la metà del diametro di Synechococcus. Un lisosoma fa parte di una cellula, non è una cellula indipendente.

Una particella del virus Lassa misura 100 nm di diametro, circa un quinto del diametro di un lisosoma. I virus non possono riprodursi da soli: sfruttano i meccanismi di una cellula ospite. La distinzione è importante anche a questa scala: un virus può essere più piccolo di una cellula, ma non è in grado di riprodursi autonomamente.

Un globulo rosso misura circa 75 volte il diametro di una particella del virus Lassa, eppure il virus ha ancora bisogno di una cellula ospite per riprodursi.