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La cellula è l’unità più piccola all’interno della quale possiamo osservare le caratteristiche degli esseri viventi: reagisce infatti agli stimoli provenienti dall’ambiente, cresce, si riproduce e sfrutta l’energia prelevandola dall’esterno, svolgendo quindi le tipiche funzioni di un organismo completo.
Tutte le cellule sono dotate di una membrana cellulare, che serve a regolare il passaggio delle sostanze tra la cellula e l’ambiente esterno, e di una sostanza gelatinosa interna che, insieme ad alcuni elementi solidi, costituisce il citoplasma; infine contengono il DNA, detto anche materiale ereditario.
Si stima che le prime cellule siano apparse sulla Terra circa 3,5 miliardi di anni fa. Erano organismi unicellulari molto semplici, ma hanno dato origine a tutta la diversità della vita che conosciamo oggi. Lo studio delle cellule ci permette di risalire alle origini della vita e di comprendere meglio l’evoluzione degli organismi viventi.
Le cellule non sono entità isolate, ma comunicano costantemente tra loro attraverso segnali chimici ed elettrici. Questo dialogo cellulare è fondamentale per coordinare le attività di un organismo, dalla crescita e lo sviluppo alla risposta a stimoli esterni. Ad esempio, quando ci tagliamo un dito, le cellule danneggiate inviano segnali alle cellule vicine, attivando una cascata di eventi che porta alla coagulazione del sangue e alla riparazione del tessuto.
Esistono due tipi principali di cellule:
1. Le cellule procariotiche, nelle quali il DNA si trova sparso nel citoplasma: sono molto piccole e si trovano unicamente nei batteri, detti appunto procarioti. La cellula procariotica dei batteri può essere sferica, allungata, incurvata o a forma di spirale.
2. Le cellule eucariotiche, nelle quali il DNA è racchiuso all’interno di un elemento delimitato da una doppia membrana chiamato nucleo. Queste strutture si trovano in tutti gli altri esseri viventi, che per questo motivo vengono detti eucarioti.
La forma delle cellule eucariotiche dipende dalla funzione che devono svolgere all’interno dell’organismo.
Si pensa che le cellule eucariotiche si siano evolute da cellule procariote, attraverso un processo noto come endosimbiosi. In pratica, alcune cellule procariote più grandi avrebbero inglobato cellule procariote più piccole, instaurando una relazione simbiotica che ha portato alla formazione di organelli come i mitocondri e i cloroplasti. Questa teoria spiega l’origine di molte delle caratteristiche distintive delle cellule eucariote.
Per esempio: le cellule nervose sono “stellate” e dotate di un prolungamento che trasporta gli impulsi nervosi da una cellula all’altra.
Quelle che rivestono la superficie interna dei bronchi, ovvero i «tubi» che portano l’aria ai polmoni, hanno delle ciglia che intrappolano i batteri e altre particelle nocive e le spingono verso la gola, dalla quale vengono eliminate.
Le cellule che formano i muscoli sono di forma allungata e contengono filamenti che possono scorrere gli uni sugli altri per consentire ai muscoli di accorciarsi o allungarsi.
Le cellule della pelle, infine, che rivestono il corpo e gli organi interni, sono appiattite per poter rimanere sempre a contatto tra loro, creando così uno strato continuo.
La forma di una cellula è spesso strettamente correlata alla funzione che svolge. Questo principio vale per tutte le cellule del nostro corpo e, in generale, per tutte le cellule degli organismi viventi. La selezione naturale ha favorito nel corso dell’evoluzione le forme cellulari più adatte a svolgere specifiche funzioni.
Esistono in natura organismi unicellulari -(formati da una sola cellula), che sono gli organismi più numerosi sulla Terra e comprendono i batteri (procarioti) e molti organismi acquatici (eucarioti) come alcune alghe e i protozoi- e organismi pluricellulari (formati da molte cellule eucariotiche), che comprendono gli animali (inclusi gli esseri umani), le piante e molti funghi (tranne quelli unicellulari).
Più un organismo è grande, maggiore è il numero di cellule che lo compongono.
Le cellule vegetali hanno un diametro di circa 0,1 mm, quelle animali di circa 0,01 mm, i batteri di circa 0,001 mm e per poterle osservare è necessario usare il microscopio: uno strumento in grado di ingrandirle per consentirne lo studio.
Esistono però anche cellule perfettamente visibili a occhio nudo, come le uova non fecondate di pesci, rane, galline o quelle di struzzo (lunghe fino a 15cm).
Sono cellule eccezionalmente grandi anche le cellule nervose che si trovano nel collo delle giraffe, che somigliano a fili lunghi e sottili e possono arrivare fino a un metro di lunghezza.
Il microscopio ottico, che utilizza la luce visibile per ingrandire le immagini, è lo strumento più comunemente utilizzato per osservare le cellule. Tuttavia, per studiare dettagli ancora più piccoli, come le molecole che compongono le cellule, è necessario ricorrere a microscopi elettronici, che utilizzano fasci di elettroni invece della luce.
Le cellule giganti, come le uova di struzzo, devono affrontare sfide particolari legate al trasporto di sostanze all’interno della cellula. La diffusione -il meccanismo principale con cui le sostanze si muovono all’interno delle cellule- diventa meno efficiente man mano che le dimensioni cellulari aumentano. Per risolvere questo problema, le cellule giganti hanno sviluppato meccanismi specializzati per il trasporto, come il flusso citoplasmatico.
