ما اکسیژن را هم‌معنی با حیات و هوای تازه می‌دانیم؛ اما در واقع، اکسیژن عنصری بسیار واکنش‌پذیر است. هر کسی که یک تکه چوب را سوزانده باشد، این موضوع را از نزدیک تجربه کرده است. پس چرا این‌همه موجود زنده اکسیژن تنفس می‌کنند؟
به گزارش خبرآنلاین، به گفته‌ی دونالد کنفیلد، زمین‌زیست‌شناس دانشگاه جنوب دانمارک، احتمالاً هزاران نوع متابولیسم (فرایندهای شیمیایی که حیات را حفظ می‌کنند) در طبیعت وجود دارد، اما تقریباً تمام یوکاریوت‌ها (موجوداتی که سلول‌هایشان هسته دارند) و بخش بزرگی از پروکاریوت‌ها (موجوداتی که فاقد هسته هستند) اکسیژن مصرف می‌کنند.
به نقل از زومیت، کنفیلد در درجه‌ی اول به هتروتروف‌ها اشاره می‌کند؛ موجوداتی که مانند انسان برای دریافت مواد مغذی و انرژی، مواد آلی دیگر را مصرف می‌کنند. البته، همه‌ی موجودات این کار را به‌طور انحصاری انجام نمی‌دهند. برای مثال، دن میلز، پژوهشگر پسادکتری در دانشگاه مونیخ، می‌گوید:«گیاهان کربن مورد نیاز خود را از کربن‌دی‌اکسید موجود در هوا می‌گیرند.»
هتروتروف‌ها مواد آلی موجود در غذا را با جداکردن الکترون‌ها از آن تجزیه می‌کنند. این الکترون‌ها در غشای میتوکندری از یک آنزیم به آنزیم دیگر منتقل می‌شوند و جریانی کوچک ایجاد می‌کنند که پروتون‌ها را از این غشا عبور می‌دهد. به دلیل الکترونگاتیویته‌ی بالای اکسیژن، این عنصر معمولاً آخرین ایستگاه در زنجیره‌ی انتقال الکترون است و با دریافت الکترون‌ها و دو پروتون، مولکول آب تشکیل می‌دهد.
فرایند یادشده در واقع یک مخزن از پروتون‌ها ایجاد می‌کند که سپس از طریق یک کانال پروتئینی در غشا، مانند یک سد آبی بسیار کوچک، به جریان می‌افتند و درست مانند یک توربین، این پروتئین هنگام چرخش، انرژی را به شکل آدنوزین تری‌فسفات (ATP) سنتز می‌کند. یک لین، استاد بیوشیمی تکاملی در کالج دانشگاهی لندن، این فرایند را در یک ارائه‌ی عمومی توضیح داده است. سلول سپس می‌تواند از این بسته‌ی انرژی استفاده کند یا آن را به سایر قسمت‌های بدن ارسال کند.
حیات می‌تواند از پذیرنده‌های الکترون دیگری مانند سولفات، نیترات و آهن نیز استفاده کند؛ اما اکسیژن بیش‌ترین انرژی آزادشده را در واکنش‌های تنفسی فراهم می‌کند. دیوید کتینگ، استاد دانشگاه واشنگتن و همکارانش در مقاله‌ای که در ژورنال اخترزیست‌شناسی (Astrobiology) منتشر شد، توضیح دادند: کاهش اکسیژن بزرگ‌ترین آزادسازی انرژی به ازای انتقال هر الکترون را به استثنای کاهش فلوئور و کلر ایجاد می‌کند.
کلر و اکسیژن می‌توانند مقادیر مشابهی از انرژی تولید کنند. فلوئور حتی می‌تواند بیش از اکسیژن انرژی فراهم کند، اما محققان در مطالعه‌ی خود نوشتند: فلوئور به‌عنوان یک اکسیدکننده‌ی زیستی کاملاً بی‌فایده است، زیرا در برخورد با مواد آلی، باعث انفجار می‌شود. این اصلاً گازی نیست که بخواهید آن را تنفس کنید!