細胞はどれほど小さい？

人の肝細胞の幅は平均25 µmですが、巨大アメーバのChaos carolinenseは、伸びると長さ1 mmにもなります。細胞の大きさはひとつではありません。身近な人の細胞は幅が数十マイクロメートルほどのものもあれば、単細胞生物の中には、動く小さな点のように見えるほど大きくなるものもあります。

マイクロメートル（µm）は細胞の大きさを表す長さの単位で、ナノメートル（nm）はそれより小さい単位です。こうした単位を使うと、人の細胞から細菌、さらに細胞内部の小さな構造へと、大きさを比べやすくなります。

人の細胞は髪の毛の幅に近いこともある

人の髪の毛の幅は約70 µmです。頬の細胞は幅60 µmで、髪の毛とほぼ同じ幅があり、赤血球の直径の約8個分にあたります。赤血球の幅は7.5 µmです。身近な人の細胞の種類を比べると、「顕微鏡で見るほど小さい」というイメージがつかみやすくなります。頬の細胞は髪の毛の幅に近い一方、赤血球はそれよりずっと細いのです。

頬の細胞は、口の内側を覆う平らな扁平上皮細胞です。幅広い形をしているため、表面を覆う層を作ることができ、頬の内側をこするだけで簡単に採取できます。そのため、学校で行うDNA抽出実験によく使われます。多くの人が自分で触れられる体の一部から試料を採取できますが、細胞をはっきり見るには顕微鏡が必要です。

成熟した人の脂肪細胞（脂肪細胞）の直径は100 µmです。内部のほぼ全体が大きな脂肪滴ひとつで満たされており、そのため核は細胞の端へ押しやられています。幅は100 µmで、頬の細胞の約1.7倍です。大きな脂肪滴が細胞内の特徴的な配置を作り、細胞膜の内側の大部分を蓄えられたエネルギーが占めています。

肝細胞の幅は平均25 µmです。頬の細胞より小さいものの、赤血球の直径の約3.3個分にあたります。肝細胞は肝臓の質量の約80%を占め、何百もの代謝機能を担っています。細胞の幅だけでは、その働きはわかりません。より小さな肝細胞は、さまざまな化学的な働きを担う臓器の一部なのです。

単細胞生物にはずっと大きなものもいる

Chaos carolinenseは、知られている中で最大級のアメーバのひとつで、肉眼では動く小さな点のように見えることがあります。体を伸ばすと長さは1 mmで、中くらいの砂粒の幅の約2倍です。米粒は、伸びたアメーバの約6倍の長さがあります。アメーバは移動するにつれて輪郭が変わるため、測った長さは体を伸ばした状態のものです。

ピンク色の繊毛虫Blepharisma japonicumは長さ300 µmで、人の髪の毛の幅の約4.3倍です。赤血球の直径の約40個分にもあたります。Blepharismaの光感受性色素であるblepharisminがピンク色を生み、強い光の下では毒性を示すことがあります。これほど大きな細胞でも、拡大しなければはっきり見えません。それでも、体中に酸素を運ぶ赤血球より何倍も幅があります。

細菌の大きさは数マイクロメートル

細菌も細胞ですが、上で見てきた人の細胞よりずっと小さいものです。棒状の細菌Shigella flexneriは長さ2.5 µmです。赤血球の幅は、Shigellaの長さの約3倍あります。Shigellaは特殊な注入装置を使って、人の腸の細胞に侵入することがあります。小さくても、はるかに大きな細胞と直接関わることができるのです。

Deinococcus radioduransの幅は2 µmです。DNAが細かく砕けてもすばやく修復できるため、人なら死に至る放射線量の何千倍にも耐えられます。赤血球の直径は、この細菌の約3.8倍です。血球のそばではごく小さな存在ですが、その修復システムは損傷した遺伝物質を元に戻すことができます。

海洋性シアノバクテリアのSynechococcusは、幅が平均1 µmです。赤血球は約7.5倍の幅があり、Synechococcusの直径はDeinococcus radioduransの約半分です。Synechococcusは地球上で最も数の多い光合成生物のひとつで、地球全体の酸素生産に大きく貢献しています。その役割は小さな姿をはるかに超えて広がっています。これらの細胞は、海洋での光合成を支えているのです。

ウイルスは細胞より小さいが、細胞ではない

知られている中で最小級の細胞のひとつであるMycoplasma genitaliumの大きさは、約0.3 × 0.6マイクロメートル （新しいタブで開きます）です。細胞内には、さらに小さな構造もあります。リソソームは、老廃物や細胞の残骸を分解する消化酵素を含む、膜に包まれた細胞小器官です。直径は通常500 nmです。これはSynechococcusの直径の約半分にあたります。リソソームは細胞の一部であり、それ自体が独立した細胞ではありません。

ラッサウイルスの粒子は幅100 nmで、リソソームの直径の約5分の1です。ウイルスは自力では増殖できず、宿主細胞の仕組みを利用します。この大きさであっても、その違いは重要です。ウイルスは細胞より小さくても、独立して増殖することはできません。

赤血球の幅はラッサウイルスの直径の約75個分ですが、ウイルスが増殖するには宿主細胞が必要です。