Con l'aumentare delle dimensioni di una cellula, diminuisce la sua capacità di facilitare la diffusione attraverso la sua membrana. Questo perché il volume interno di una cellula in crescita, o qualsiasi struttura chiusa tridimensionale, aumenta di una percentuale maggiore rispetto alla sua superficie esterna. Se una cellula dovesse crescere di dimensioni oltre un certo punto, la sua superficie esterna, o membrana plasmatica, non sarebbe più in grado di tenere il passo con le maggiori richieste richieste dal processo di diffusione dal suo interno allargato.
Il citoplasma e gli organelli all'interno di una cellula ottengono nutrienti ed eliminano i rifiuti attraverso la membrana plasmatica della cellula. Una cellula, tuttavia, inizierebbe a morire di fame se aumentasse di dimensioni oltre il punto in cui la sua membrana plasmatica possedeva un'area di superficie sufficiente a diffondere la quantità richiesta di nutrizione cellulare. La ridotta velocità di diffusione e la conseguente diminuzione della velocità di eliminazione dei rifiuti causerebbero anche l'avvelenamento della cellula da un accumulo di sostanze tossiche.
A causa della necessità di mantenere il giusto rapporto tra volume interno e superficie esterna, le cellule si riprodurranno piuttosto che crescere oltre un certo punto. Questo spiega perché i più grandi organismi multicellulari non hanno cellule più grandi; invece, hanno un numero maggiore di celle. Le celle più piccole sono più adatte a consentire la diffusione perché gli oggetti più piccoli hanno un rapporto più elevato tra l'area della superficie e il volume interno.
