À mesure que la taille d'une cellule augmente, sa capacité à faciliter la diffusion à travers sa membrane cellulaire diminue. Cela est dû au fait que le volume interne d'une cellule en croissance, ou de toute structure fermée tridimensionnelle, augmente de une proportion supérieure à sa surface externe. Si une cellule devait croître en taille au-delà d'un certain point, sa surface externe, ou membrane plasmique, ne serait plus en mesure de répondre aux exigences plus élevées requises du processus de diffusion par son intérieur agrandi.
Le cytoplasme et les organites d'une cellule obtiennent des nutriments et éliminent les déchets à travers la membrane plasmique de la cellule. Une cellule commencerait cependant à mourir de faim si sa taille augmentait au-delà du point où sa membrane plasmique possédait une surface suffisante pour diffuser les quantités requises de nutrition cellulaire. Le taux de diffusion réduit et la diminution concomitante de la vitesse d'élimination des déchets entraîneraient également l'empoisonnement de la cellule par une accumulation de substances toxiques.
En raison de la nécessité de maintenir le bon rapport entre le volume intérieur et la surface externe, les cellules se reproduiront plutôt que de croître au-delà d'un certain point. Cela explique pourquoi les organismes multicellulaires plus grands n'ont pas de cellules plus grandes; au lieu de cela, ils ont un plus grand nombre de cellules. Les cellules plus petites sont mieux adaptées pour permettre la diffusion, car les objets plus petits ont un rapport plus élevé entre la surface et le volume intérieur.
