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La plupart des organismes, des plus petits aux plus grands, utilisent l'oxygène pour obtenir l'énergie dont ils ont besoin pour vivre. Donald Canfield, chercheur au Danemark, explique que l'oxygène est très efficace pour cette tâche, car il accepte facilement les électrons libérés lors de la respiration.
Les êtres vivants comme nous, appelés hétérotrophes, récupèrent de l'énergie en décomposant les aliments. Dans ce processus, l'oxygène joue un rôle essentiel pour permettre aux électrons de se déplacer.
D'autres substances pourraient aussi accepter ces électrons, mais elles sont souvent moins pratiques ou dangereuses pour la vie. Des chercheurs, comme David Catling, ont montré que des éléments comme le fluor ou le chlore libéreraient encore plus d'énergie, mais ils sont trop agressifs pour être utilisés par les organismes vivants.
L'oxygène est aussi très répandu sur Terre. Grâce aux plantes et aux algues réalisant de la photosynthèse, il est produit en grandes quantités et se trouve facilement dans l'air et dans l'eau. L'azote, qui est pourtant très présent dans l'air, reste par contre trop stable pour être utilisé efficacement par la plupart des êtres vivants.
L'oxygène est assez réactif pour être utile, mais pas trop pour devenir dangereux. En l'utilisant, les organismes produisent de l'eau et du dioxyde de carbone, deux sous-produits sans danger. Cela explique pourquoi la vie s'est organisée autour de l'oxygène.
Une autre propriété intéressante de l'oxygène est sa capacité à accepter les électrons un par un, libérant ainsi de l'énergie de façon contrôlée, sans réaction violente. Cette caractéristique, associée à son abondance, fait de l'oxygène un élément essentiel pour la vie sur notre planète.
Comment l'oxygène aide-t-il nos cellules à produire de l'énergie ?
L'oxygène joue un rôle clé dans la respiration cellulaire, un processus qui se déroule dans nos cellules. Il capte les électrons à la fin d'une série d'étapes qui permettent de produire l'ATP, la molécule qui fournit de l'énergie aux cellules.
Cette série d'étapes a lieu dans la mitochondrie, la "centrale énergétique" de la cellule. Les électrons passent d'un complexe à l'autre, et cette circulation permet de pomper des protons d'un côté à l'autre de la membrane.
L'oxygène accepte ensuite les électrons, ce qui permet de former de l'eau et de continuer la chaîne. Sans oxygène, tout s'arrêterait et la cellule ne pourrait plus produire l'énergie dont elle a besoin pour survivre.
Pourquoi trouve-t-on autant d'oxygène sur Terre ?
L'oxygène est fabriqué en permanence par les plantes, les algues et les cyanobactéries qui utilisent la lumière du Soleil pour produire de l'énergie et rejettent de l'oxygène.
Contrairement à d'autres substances qui pourraient aussi accepter les électrons, comme le sulfate ou le nitrate, l'oxygène est présent sous forme de gaz. Cela le rend très facile à diffuser dans l'air et dans l'eau.
De plus, l'oxygène est assez stable sous forme O2 pour s'accumuler dans l'atmosphère. D'autres éléments comme le fluor ou le chlore sont soit trop dangereux, soit trop rares.
C'est donc grâce à cette production constante et à sa stabilité que l'oxygène est devenu l'élément de choix pour la respiration sur Terre.