A medida que aumenta el tamaño de una célula, su capacidad para facilitar la difusión a través de su membrana celular disminuye. Esto se debe a que el volumen interno de una célula en crecimiento, o cualquier estructura cerrada tridimensional, aumenta en una mayor proporción que su superficie externa. Si una célula creciera en tamaño más allá de cierto punto, su superficie exterior o membrana de plasma, ya no sería capaz de satisfacer las mayores demandas requeridas del proceso de difusión por su interior ampliado.
El citoplasma y los orgánulos dentro de una célula obtienen nutrientes y eliminan desechos a través de la membrana plasmática de la célula. Sin embargo, una célula comenzaría a morir de hambre si aumentara de tamaño más allá del punto donde su membrana plasmática poseía suficiente área de superficie para difundir las cantidades necesarias de nutrición celular. La disminución de la velocidad de difusión y la disminución de la velocidad de eliminación de desechos también acompañará a la célula a ser envenenada por una acumulación de sustancias tóxicas.
Debido a la necesidad de mantener la proporción adecuada entre el volumen interior y el área de la superficie externa, las células se reproducen en lugar de crecer más allá de cierto punto. Esto explica por qué los organismos multicelulares más grandes no tienen células más grandes; En cambio, tienen un mayor número de células. Las celdas más pequeñas se adaptan mejor para permitir la difusión porque los objetos más pequeños tienen una proporción más alta entre el área de la superficie y el volumen interior.
