Tamaño de las células y microscopios

Un glóbulo rojo mide unos 8 µm de diámetro, así que cabrían unos 250 a lo ancho de una cabeza de alfiler de 2 mm.

Medir algo que no se ve

Las reglas llegan a los milímetros, y las células son mucho más pequeñas. Los biólogos usan el micrómetro (µm), la milésima parte de un milímetro, y el nanómetro (nm), la milésima parte de un micrómetro. Así, 1 mm = 1000 µm y 1 µm = 1000 nm. Un glóbulo rojo humano típico mide unos 8 µm de diámetro, y una cabeza de alfiler, unos 2 mm. Divide 2000 µm entre 8 µm y obtienes 250: esa es la cantidad de glóbulos rojos que cabrían en fila a lo ancho de una cabeza de alfiler.

Las células varían mucho. Las bacterias y otras células procariotas miden de 0.1 a 5.0 µm. La mayoría de las células eucariotas, las que forman plantas y animales, miden de 10 a 100 µm. Dentro de ellas, un núcleo mide unos 5 µm y una mitocondria suele medir de 1 a 2 µm de largo. Un ribosoma mide solo de 20 a 30 nm, muy por debajo de lo que puede mostrar un microscopio escolar. Los objetos más pequeños que ve el ojo sin ayuda miden unos 0.1 mm, así que unas pocas células muy grandes, como el óvulo humano, quedan justo en el límite de lo que se ve sin lente.

Microscopios ópticos

La mayoría de los microscopios escolares son ópticos. La luz visible atraviesa la muestra y después dos juegos de lentes. Los microscopios escolares suelen aumentar hasta unas 400 veces, y con un objetivo de inmersión en aceite, unas 1000 veces. Pero el aumento no basta. Igual de importante es el poder de resolución, la capacidad de mostrar dos puntos muy cercanos como dos puntos separados. Un buen microscopio óptico escolar resuelve unos 200 nm. Dos estructuras más cercanas que eso se ven borrosas como una sola, por mucho que amplíes la imagen.

Los microscopios ópticos tienen una gran ventaja: permiten observar células vivas. La mayoría de las células son casi transparentes, así que sus partes cuestan de distinguir si no se tiñen con colorantes, y teñirlas suele matarlas. El sistema de dos lentes también invierte la imagen. Si mueves el portaobjetos a la izquierda, parece que se mueve a la derecha, y una letra “e” en el portaobjetos se ve al revés.

Microscopios electrónicos

Los microscopios electrónicos usan un haz de electrones en lugar de luz. Los electrones tienen una longitud de onda mucho más corta que la luz, así que estos instrumentos alcanzan aumentos de unas 100 000 veces y resuelven detalles de hasta unos 50 picómetros. El precio es que los electrones solo viajan bien en el vacío y la preparación mata la muestra, así que de esta forma no se puede observar una célula viva. Un microscopio electrónico de barrido recorre una superficie con el haz y muestra su forma. Un microscopio electrónico de transmisión hace pasar el haz a través de un corte fino y muestra las partes internas; así se vieron con detalle por primera vez los orgánulos de las siguientes unidades.

Por qué las células son pequeñas

¿Por qué no una célula gigante? Todo lo que usa una célula entra por su superficie, y todo lo que desecha sale por el mismo sitio. Imagina una célula en forma de cubo de 1 mm de lado. Su superficie es de 6 mm² y su volumen de 1 mm³, una razón de 6 a 1. Duplica el lado a 2 mm y la superficie pasa a 24 mm² mientras el volumen pasa a 8 mm³, una razón de solo 3 a 1. Cuando una célula crece, su volumen aumenta más rápido que su superficie, y cada trocito de membrana tiene que alimentar a más célula. A partir de cierto tamaño, la membrana no da abasto. Las células lo resuelven dividiéndose, volviéndose planas o largas y finas, plegando sus membranas o repartiendo el trabajo entre orgánulos.