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3.3. Formas, dimensiones y tipos celulares

Otra característica que comparten la inmensa mayoría de las células es su tamaño. Muchas de ellas miden entre 2 y 30 μm de longitud, lo que significa que en un cubo de 1 cm de arista pueden acomodarse entre 70 y 200 000 millones de células.

¿Por qué no suelen ser más grandes? La razón es que los nutrientes han de entrar en las células a velocidades apropiadas a su ritmo metabólico. Ahora bien, este movimiento de moléculas está restringido por factores que dependen del tamaño celular:

  • Las distancias a las que han de difundir. Si las células fuesen muy grandes las moléculas nutritivas podrían tardar en difundirse por todo el citoplasma. Ello limitaría la capacidad de las células para controlar su metabolismo. En las reacciones químicas que se llevan a cabo en un laboratorio esto no supone ningún problema, ya que se puede agitar el matraz de la reacción para mezclar bien los ingredientes; pero la célula carece de dispositivos de agitación.
  • La superficie efectiva de las células. Una superficie grande en relación al volumen celular permite entrar a muchas moléculas por unidad de tiempo. Pero la relación superficie/volumen, y con ella el flujo de nutrientes, disminuye al aumentar el tamaño.

Relación superficie/volumen

Cuanto mayores son las dimensiones de una célula menor es su relación superficie/volumen y menor es la cantidad proporcional de nutrientes que recibe (Fuente: ASH).

Ante los problemas que plantea tener un tamaño grande, la mayoría de las células ha “optado” por conservar un tamaño lo más reducido posible: las tres cuartas partes de toda la materia viva de la Tierra está constituida por células que por regla general tienen entre 0,5 y 2 μm de diámetro. Este tipo de células se llaman procariotas. Las bacterias son organismos formados por una sola célula procariótica. Son los seres vivos más antiguos de todos: se conocen posibles fósiles bacterianos en sedimentos datados en 3556 millones de años. Hoy en día ocupan una gama de ambientes más amplia que la de ningún otro grupo de seres vivos.

Pero hay células que se han complicado enormemente la vida, pues su diámetro varía usualmente entre 10 y 100 μm y su volumen es de 100 a 10 000 veces superior al de las células procarióticas. Son las células eucarióticas.

Chlamydomonas

Micrografía electrónica del alga unicelular Chlamydomonas reinhardtii, mostrando algunos orgánulos típicos de una célula eucariótica (Fuente: http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.html).
 

Las células eucariotas surgieron hace entre 900 y 2100 millones de años y forman parte de los animales, plantas y hongos, así como de los protozoos y de multitud de algas unicelulares (cromistas). ¿Cómo solventan los problemas asociados al gigantismo?

  • El problema de la difusión lo han solucionado dividiendo su citoplasma en compartimentos, u orgánulos, que acortan la distancia a la que deben desplazarse las moléculas con el fin de entrar en colisión y reaccionar. Estos orgánulos son estructuras rodeadas por membranas similares a la membrana plasmática, tales como el retículo endoplasmático, las mitocondrias o los cloroplastos. Hasta las moléculas de ADN, de las que suelen presentar varias unidades empaquetadas con proteínas (cromosomas), se hallan rodeadas por una cubierta nuclear, formando el núcleo (de hecho, eucariota significa, en griego, “con verdadero núcleo”). En cambio, las células procarióticas poseen una sola molécula de ADN, sin proteínas ni cubierta nuclear.
  • En cuanto a la disminución de la relación superficie/volumen, la han contrarrestado aumentando su área superficial mediante microvellosidades (pliegues de la membrana plasmática).
  • Recientemente, sin embargo, se ha cuestionado la distinción entre procariotas y eucariotas basada en el tamaño celular. Por un lado, se han hallado bacterias descomunales observables a simple vista, como Thiomargarita namibiensis, del tamaño de una tilde ('). En el extremo opuesto, se conocen grupos de eucariotas, como los nanoeucariotas y los picoeucariotas, cuyo rango de tamaño (menor de 10 μm) se solapa con el de las bacterias. El alga mediterránea Ostreococcus tauri es el eucariota más diminuto jamás descrito: con un diámetro de 0,8 μm, conserva un cloroplasto, varias mitocondrias y un núcleo con 14 cromosomas.

    Los descubrimientos más controvertidos conciernen a las llamadas nanobacterias, con tamaños del orden de 0,1 μm, o a estructuras filamentosas conocidas como nanobios, de hasta 0,02 μm, que aparentemente tienen ADN y pueden reproducirse por sí solas. Muchos biólogos opinan que carecen del espacio necesario para albergar moléculas indispensables para la vida —muchos nanobios son más pequeños que un ribosoma— y que son meros cristales en crecimiento; la detección de ADN se debería, según estos científicos, a contaminación por otros organismos. Para otros investigadores, en cambio, se trata de formas de vida esencialmente diferentes, quizá de origen extraterrestre, que obligarán a escribir nuevos capítulos en los libros de biología.

    Como siempre, el tiempo y la investigación meticulosa decidirán quién tiene razón.

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