Głównym ograniczeniem rozmiaru, do którego może rosnąć pojedyncza komórka, jest zasada matematyczna nazywana stosunkiem powierzchni do objętości. Wraz z powiększaniem się rozmiaru obiektu trójwymiarowego jego objętość rośnie szybciej niż jego powierzchnia, co powoduje problemy metaboliczne dla komórek. Dodatkowo, ilość cytoplazmy, którą może zawierać jądro, oraz ograniczenia strukturalne na komórce, również zapobiegają ich zwiększeniu.
Komórki to dyskretne jednostki metaboliczne. Muszą być w stanie zabierać zasoby i wydalać odpady i energię. Jedynym miejscem, w którym może to zrobić komórka, jest cienka, podobna do skóry membrana otaczająca ją. Ponieważ objętość komórki zwiększa się, musi ona nabywać i wydalać więcej substancji; jednak ze względu na to, że objętość rośnie szybciej niż powierzchnia, istnieje limit dyfuzji, która może mieć miejsce w komórce lub poza nią.
Jądro komórki jest zasadniczo małą kulą w większej sferze. Ponieważ jądro musi być większe, aby kontrolować większą komórkę, jądro jest również podatne na problem stosunku powierzchni do objętości. Ogranicza to rozmiar jądra, co z kolei ogranicza rozmiar całej komórki.
Podczas gdy zewnętrzna błona komórki dobrze chroni komórkę na poziomie mikroskopowym, duże komórki wymagałyby wyjątkowo grubych membran. Ponieważ membrany te zagęszczają się na tyle, by pomieścić większe komórki, cierpią na obniżoną przepuszczalność.
