Наскільки мала клітина?

Середня ширина клітини печінки людини становить 25 µm, тоді як гігантська амеба Chaos carolinense може витягуватися до 1 mm завдовжки. Єдиного розміру клітини не існує: звичні клітини людини можуть мати десятки мікрометрів у поперечнику, а деякі одноклітинні організми виростають настільки, що їх видно неозброєним оком як рухомі цяточки.

Мікрометр (µm) — одиниця довжини, якою вимірюють клітини; нанометр (nm) — менша одиниця. Завдяки цим одиницям легше простежити перехід від клітини людини до бактерії, а потім — до крихітної структури всередині клітини.

Клітина людини може бути майже завширшки з волосину

Ширина людської волосини становить близько 70 µm. Клітина щоки має 60 µm у поперечнику — майже стільки ж, скільки волосина завширшки, і приблизно вісім діаметрів еритроцита. Еритроцит має 7.5 µm у поперечнику. Ці знайомі типи клітин допомагають уявити, що означає «мікроскопічний» розмір: клітина щоки майже завширшки з волосину, тоді як еритроцит значно вужчий.

Клітини щоки — це пласкі плоскі клітини, що вистилають внутрішню поверхню рота. Їхня широка форма дає змогу утворювати вистилку, а зібрати їх легко за допомогою мазка з внутрішньої поверхні щоки. Тому їх часто використовують у шкільних дослідах із виділення ДНК. Зразок беруть із частини тіла, до якої більшість людей може дістати, але щоб добре роздивитися самі клітини, потрібен мікроскоп.

Діаметр зрілої жирової клітини людини становить 100 µm. Майже весь її внутрішній простір займає одна велика крапля ліпідів, яка відтискає ядро до краю. За розміром вона приблизно в 1.7 раза перевищує ширину клітини щоки. Велика крапля надає цій клітині характерної будови: запас речовин займає більшу частину простору всередині її зовнішньої мембрани.

Середній поперечник гепатоцита — клітини печінки — становить 25 µm. Він менший за клітину щоки, але дорівнює приблизно 3.3 діаметра еритроцита. Гепатоцити становлять близько 80% маси печінки й виконують сотні метаболічних функцій. Сама лише ширина клітини не показує, яку роботу вона виконує: менший гепатоцит є частиною органа, відповідального за численні види хімічної діяльності.

Деякі одноклітинні організми набагато більші

Chaos carolinense — одна з найбільших відомих амеб; неозброєним оком вона може здаватися рухомою цяточкою. У витягнутому стані її довжина становить 1 mm — приблизно вдвічі більше за ширину середньої піщинки. Рисове зерно приблизно в шість разів довше за витягнуту амебу. Під час руху контур амеби змінюється, тому виміряна довжина описує її витягнуту форму.

Рожева інфузорія Blepharisma japonicum має 300 µm завдовжки — приблизно 4.3 ширини людської волосини. Це також близько 40 діаметрів еритроцита. Світлочутливий пігмент Blepharisma, блефаризмін, надає їй рожевого кольору й може бути токсичним за яскравого світла. Навіть така велика клітина замала, щоб чітко бачити її без збільшення, але вона в багато разів ширша за клітину крові, яка допомагає переносити кисень у вашому тілі.

Бактерії зменшують масштаб до кількох мікрометрів

Бактерії — це клітини, але вони набагато менші за згадані вище клітини людини. Паличкоподібна бактерія Shigella flexneri має 2.5 µm завдовжки. Довжина еритроцита приблизно дорівнює трьом довжинам Shigella. Shigella може проникати в клітини кишківника людини за допомогою спеціалізованої системи введення. Її малий розмір не заважає їй безпосередньо взаємодіяти зі значно більшими клітинами.

Deinococcus radiodurans має 2 µm у поперечнику. Вона здатна переживати дози радіації, у тисячі разів вищі за смертельні для людини, завдяки швидкому відновленню розірваної ДНК. Діаметр еритроцита приблизно в 3.8 раза більший. Ця бактерія займає зовсім мало місця поруч з еритроцитом, але її система відновлення може полагодити пошкоджений генетичний матеріал.

Середній поперечник морської ціанобактерії Synechococcus становить 1 µm. Еритроцит приблизно в 7.5 раза ширший, а Synechococcus має близько половини діаметра Deinococcus radiodurans. Synechococcus — один із найчисленніших фотосинтезувальних організмів на Землі й робить значний внесок у виробництво кисню у світі. Її роль набагато вагоміша за її крихітні розміри: ці клітини допомагають забезпечувати фотосинтез в океанах.

Віруси менші за клітини, але самі клітинами не є

Одна з найменших відомих клітин, Mycoplasma genitalium, має розміри близько 0.3 на 0.6 мікрометра (відкривається в новій вкладці). Усередині клітин існують і менші структури. Лізосома — це оточена мембраною органела з травними ферментами, які розщеплюють відходи й клітинні рештки; її типовий діаметр становить 500 nm. Це приблизно половина діаметра Synechococcus. Лізосома є частиною клітини, а не самостійною клітиною.

Діаметр частинки вірусу Ласса становить 100 nm — приблизно п’яту частину діаметра лізосоми. Віруси не можуть розмножуватися самостійно: вони використовують механізми клітини-хазяїна. Ця відмінність важлива навіть на такому масштабі: вірус може бути меншим за клітину, але він не здатний до самостійного розмноження.

Довжина еритроцита приблизно дорівнює 75 діаметрам вірусу Ласса, але вірусу все одно потрібна клітина-хазяїн, щоб розмножуватися.