De ce aproape toate formele de viață respiră oxigen? Misterul unui element esențial

Oxigenul este elementul care susține viața așa cum o știm, iar prezența sa în atmosferă este crucială pentru majoritatea organismelor. Cu toate acestea, este un element extrem de reactiv, iar întrebarea care se pune este: de ce aproape toate formele de viață respiră oxigen, având în vedere că există alternative disponibile? Ce face oxigenul atât de special și cum a ajuns să fie utilizat atât de multe forme de viață pentru metabolismul lor? Un studiu realizat de cercetători din diverse domenii de la Universitatea din Copenhaga și alte instituții de renume răspunde acestei curiozități din perspectiva chimică și biologică.

Deși oxigenul este esențial pentru viață, el este, în același timp, unul dintre cele mai reactive elemente chimice cunoscute. Această reactivitate se manifestă atunci când oxigenul se combină cu alte substanțe, așa cum observăm atunci când un lemn arde. Însă, pentru viață, această reactivitate se dovedește a fi un avantaj imens. De ce? Pentru că oxigenul joacă un rol crucial în procesul de respirație celulară, prin care organismele eliberează energie din nutrienți.

Oamenii, animalele și multe alte organisme respiră oxigen pentru a finaliza procesul de respirație aerobă. La nivel celular, oxigenul este folosit ca un acceptor final de electroni într-un proces chimic esențial pentru viață. Astfel, oxigenul are capacitatea de a capta electroni, formând apă, și generând energie sub formă de ATP, adenosin trifosfat, care este utilizată de celule pentru a-și desfășura activitățile vitale.

De ce nu folosim azotul, care este predominant în atmosferă?

Azotul reprezintă aproximativ 78% din atmosfera Terrei, deci ar părea logic ca organismele să folosească acest gaz în loc de oxigen. Cu toate acestea, azotul are o legătură foarte puternică între moleculele sale (legătura triplu legată), ceea ce îl face extrem de greu de descompus și de utilizat într-un proces eficient de respirație.

Presară un pumn din această făină peste tufele de bujori şi te vor răsplăti cu cele mai mari flori. Îţi vor transforma grădină

Zodiile care vor avea trei luni pline de noroc începând cu luna aprilie 2025. Viața acestor nativi se schimbă radical

Oxigenul, în schimb, este mult mai ușor de utilizat de către organismele aerobe. Abilitatea sa de a accepta electroni unul câte unul permite eliberarea de energie în mod controlat, fără a provoca reacții explozive, așa cum ar face halogenii precum clorul sau fluorul. Astfel, oxigenul ocupă un loc special în chimia biologică, fiind mai puțin periculos decât alți electroni acceptori și având o reactivitate optimă pentru susținerea vieții.

Oxigenul: un gaz accesibil și eficient pentru viață

Un alt factor care face oxigenul ideal pentru respirația organismelor este disponibilitatea sa. În timp ce fluorul și clorul sunt extrem de reactive și pot fi toxice pentru viață, oxigenul este mult mai accesibil, având în vedere că este produs în cantități mari prin fotosinteză, un proces realizat de plante. Astfel, oxigenul este constant regăsit în atmosferă și dizolvat în apă, fiind ușor disponibil pentru organismele care îl necesită pentru metabolism.

În plus, oxigenul nu produce compuși toxici atunci când este utilizat în respirația aerobă. Spre deosebire de alte forme de respirație anaerobă, care pot produce substanțe nocive, respirația aerobiotică generează doar apă și dioxid de carbon, substanțe care sunt ușor eliminate din corp.

Acest lucru face oxigenul mult mai eficient și mai puțin periculos pentru viață, în comparație cu alți electroni acceptori, cum ar fi sulfatul sau nitrații. De asemenea, procesul de fotosinteză care produce oxigen este continuu, asigurând o sursă constantă de oxigen pentru organismele care depind de acesta pentru a supraviețui.

Concluzie: de ce oxigenul este cheia vieții

În final, oxigenul este gazul care a devenit esențial pentru majoritatea formelor de viață de pe Pământ datorită unei combinații unice de reactivitate și disponibilitate. Deși există alte electroni acceptori, precum azotul sau sulfatul, oxigenul oferă cea mai mare eliberare de energie pentru organismele care îl folosesc, fără a produce substanțe toxice. De asemenea, oxigenul este suficient de abundent și ușor accesibil pentru a susține viața pe termen lung.

Astfel, oxigenul joacă un rol fundamental în menținerea proceselor de viață, oferind energia necesară pentru dezvoltarea și funcționarea celulelor, și făcând posibilă existența organismelor aerobe. Abilitatea de a respira oxigen a fost o adaptare evolutivă esențială care a permis diversificarea formelor de viață de pe Pământ, începând cu primele forme de viață simple și continuând până la cele mai complexe organisme care există astăzi.