Jak mała jest komórka?

Ludzka komórka wątroby ma średnio 25 µm szerokości, a olbrzymia ameba Chaos carolinense może osiągać 1 mm długości. Nie ma jednego typowego rozmiaru komórki: dobrze znane komórki człowieka mogą mieć dziesiątki mikrometrów szerokości, a niektóre organizmy jednokomórkowe są tak duże, że można je dostrzec jako poruszające się punkty.

Mikrometr (µm) to jednostka długości stosowana do opisywania komórek; nanometr (nm) jest mniejszy. Te jednostki ułatwiają prześledzenie skali od komórki człowieka, przez bakterię, aż po maleńką strukturę wewnątrz komórki.

Komórka człowieka może mieć szerokość zbliżoną do grubości włosa

Ludzki włos ma około 70 µm szerokości. Komórka policzkowa ma 60 µm szerokości, czyli prawie tyle, co grubość włosa, i około ośmiu średnic erytrocytu. Erytrocyt ma 7,5 µm szerokości. Te dobrze znane typy komórek pomagają wyobrazić sobie, co oznacza „mikroskopijny” rozmiar: komórka policzkowa jest niemal tak szeroka jak włos, podczas gdy erytrocyt jest znacznie węższy.

Komórki policzkowe to płaskie komórki nabłonka płaskiego, które wyściełają wnętrze jamy ustnej. Ich szeroki kształt pozwala im tworzyć wyściółkę, a pobranie ich za pomocą wymazu z policzka jest łatwe. Dlatego często wykorzystuje się je jako próbkę w szkolnych doświadczeniach z izolowaniem DNA. Próbkę pobiera się z części ciała, do której większość osób ma łatwy dostęp, ale same komórki można wyraźnie zobaczyć dopiero pod mikroskopem.

Dojrzały ludzki adipocyt, czyli komórka tłuszczowa, ma średnicę 100 µm. Niemal całe jego wnętrze wypełnia jedna duża kropla lipidowa, która przesuwa jądro komórkowe ku brzegowi. Przy 100 µm jest około 1,7 raza szerszy od komórki policzkowej. Duża kropla nadaje tej komórce charakterystyczną budowę: zapas wypełnia większość przestrzeni pod błoną komórkową.

Hepatocyt, czyli komórka wątroby, ma średnio 25 µm szerokości. Jest mniejszy od komórki policzkowej, ale ma szerokość około 3,3 średnicy erytrocytu. Hepatocyty stanowią około 80% masy wątroby i pełnią setki funkcji metabolicznych. Sama szerokość komórki nie mówi, jaką pracę wykonuje: mniejszy hepatocyt jest częścią narządu odpowiedzialnego za wiele rodzajów aktywności chemicznej.

Niektóre organizmy jednokomórkowe są znacznie większe

Chaos carolinense należy do największych znanych ameb i gołym okiem może wyglądać jak poruszający się punkt. Po rozciągnięciu ma 1 mm długości, czyli około dwa razy więcej niż szerokość średniego ziarenka piasku. Ziarnko ryżu jest około sześć razy dłuższe niż rozciągnięta ameba. Kontur ameby zmienia się podczas ruchu, dlatego podana długość odnosi się do jej rozciągniętej postaci.

Różowy orzęsek Blepharisma japonicum ma 300 µm długości, czyli około 4,3 szerokości ludzkiego włosa. To także około 40 średnic erytrocytu. Światłoczuły barwnik Blepharisma, blepharismin, nadaje mu różowy kolor i może być toksyczny w jasnym świetle. Tak duża komórka nadal jest zbyt mała, by wyraźnie zobaczyć ją bez powiększenia, ale jest wielokrotnie szersza od krwinki, która pomaga przenosić tlen w organizmie.

Bakterie zmniejszają skalę do kilku mikrometrów

Bakterie są komórkami, ale są znacznie mniejsze od opisanych wyżej komórek człowieka. Pałeczkowata bakteria Shigella flexneri ma 2,5 µm długości. Erytrocyt ma szerokość równą około trzem długościom Shigella. Shigella może wnikać do ludzkich komórek jelitowych, korzystając ze specjalnego systemu wstrzykiwania. Jej niewielkie rozmiary nie przeszkadzają jej bezpośrednio oddziaływać na znacznie większe komórki.

Deinococcus radiodurans ma 2 µm szerokości. Może przetrwać dawki promieniowania tysiące razy większe od tych, które zabiłyby człowieka, szybko naprawiając rozbite DNA. Erytrocyt ma średnicę około 3,8 raza większą. Ta bakteria zajmuje niewiele miejsca obok krwinki, a mimo to jej system naprawczy potrafi odtworzyć uszkodzony materiał genetyczny.

Morska sinica Synechococcus ma średnio 1 µm szerokości. Erytrocyt jest około 7,5 raza szerszy, a Synechococcus ma około połowy średnicy Deinococcus radiodurans. Synechococcus należy do najliczniejszych organizmów fotosyntetyzujących na Ziemi i znacząco przyczynia się do globalnej produkcji tlenu. Jego rola wykracza daleko poza jego maleńki obrys: te komórki pomagają napędzać fotosyntezę w oceanach.

Wirusy są mniejsze od komórek, ale nie są komórkami

Mycoplasma genitalium, jeden z najmniejszych znanych organizmów komórkowych, ma wymiary około 0,3 na 0,6 mikrometra (otwiera się w nowej karcie). Jeszcze mniejsze struktury znajdują się wewnątrz komórek. Lizosom to otoczona błoną organella zawierająca enzymy trawienne, które rozkładają odpady i pozostałości komórkowe; jego typowa średnica wynosi 500 nm. To około połowa średnicy Synechococcus. Lizosom jest częścią komórki, a nie samodzielną komórką.

Cząstka wirusa Lassa ma 100 nm szerokości, czyli około jedną piątą średnicy lizosomu. Wirusy nie potrafią rozmnażać się samodzielnie; wykorzystują do tego mechanizmy komórki gospodarza. To rozróżnienie ma znaczenie nawet w tej skali: wirus może być mniejszy od komórki, ale nie rozmnaża się niezależnie.

Erytrocyt ma szerokość około 75 średnic wirusa Lassa, a mimo to wirus nadal potrzebuje komórki gospodarza, by się rozmnażać.