Gracias a la enzima “citocromo c oxidasa” presente en las mitocondrias de las células, el oxígeno se convierte en agua según la siguiente reacción, en la que (e^-) representa a los electrones negativos y (H⁺) a los protones positivos:

 O₂ + 4 e^- + 4 H⁺ = 2 H₂O

De esta manera, una sola molécula de oxígeno se transforma en dos de agua por medio de la unión con cuatro electrones y otros cuatro protones. Por tanto, parte del oxígeno que entra en los pulmones de los animales aerobios se convierte finalmente en agua en el interior de sus células. Esto vuelve a poner en evidencia la idoneidad de este gas para la vida.

Por otro lado, la reacción química básica que mantiene vivos a todos los organismos que respiran aire es la oxidación de la materia orgánica:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂  —> 6 CO₂ + 6 H₂O + calor + energía (ATP) 

La oxidación de una molécula de glucosa por seis de oxígeno produce seis moléculas de dióxido de carbono, más seis de agua, calor y energía en forma de ATP. Esta reacción tan familiar, que desde adolescentes aprendemos en los centros docentes, resulta tan crucial e idónea para la vida en la Tierra que permite pensar en la existencia de una misteriosa relación íntima entre la química y la biología. Parece una confabulación inteligente de ambas disciplinas y no una casualidad ciega. La idoneidad de estos tres productos de desecho (CO₂, H₂O y calor) para trabajar juntos es tan notable que sin ellos no sería posible la vida.

La idoneidad del dióxido de carbono (CO₂)

El dióxido de carbono que se produce en la oxidación de la materia orgánica es un gas y esto facilita notablemente su excreción. Si fuera un sólido insoluble, o soluble en agua como un ácido fuerte, o cualquier otra sustancia tóxica, la oxidación de los compuestos orgánicos no se podría llevar a cabo. Sin embargo, el CO₂ es uno de los pocos  gases inocuos a temperatura ambiente y esto facilita notablemente las cosas para los seres vivos. El silicio, por ejemplo, es un átomo muy parecido al carbono pero el óxido de silicio es ni más ni menos que arena sólida, mientras que el óxido de carbono es un gas y esto resulta crucial para todos los organismos que respiramos aire y podemos excretarlo fácilmente de nuestros pulmones. El hecho de que el dióxido de carbono sea un gas a temperatura ambiente es otro de los muchos elementos de aptitud que posee esta sustancia.

Otra curiosidad relacionada con el CO₂ es la manera en que es transportado hacia los pulmones. A pesar de que es más soluble que el oxígeno, no suele transportarse en solución simple sino en forma de bicarbonato. Es cierto que se excreta en los pulmones como gas pero su transporte por la sangre, desde los tejidos hasta ellos, se realiza en forma de bicarbonato, que es un compuesto soluble no gaseoso. Dicho bicarbonato se forma en la sangre cuando el dióxido de carbono producido por la oxidación de los compuestos orgánicos reacciona con el agua:

H₂O + CO₂ → H₂ CO₃ → H⁺ + HCO₃^-

Al reaccionar el agua con el dióxido de carbono en el interior de los glóbulos rojos de la sangre se produce el ácido carbónico (H₂ CO₃) y posteriormente, gracias a la acción de la enzima anhidrasa carbónica, este ácido se convierte en protones y bicarbonato. Cuando la sangre llega de nuevo a los pulmones, procedente de todas las células del cuerpo, el bicarbonato se vuelve a transformar en CO₂ y H₂O en los glóbulos rojos, que serán expulsados a través los pulmones.

Por tanto, vemos aquí otra idoneidad química del agua para la vida. Se trata de un líquido, a la temperatura ambiente de la biosfera, que sirve perfectamente como medio interno para el sistema circulatorio, capaz de transportar bicarbonato a los pulmones y de expulsar el CO₂ del cuerpo, gracias a su capacidad de generar bicarbonato, transportarlo en los eritrocitos o glóbulos rojos y disgregarlo finalmente en agua y dióxido de carbono. El problema de la excreción del CO₂ se resuelve de manera elegante por medio de las propiedades físicas y químicas tanto de la molécula de agua como del dióxido de carbono que, curiosamente, son también los dos productos finales del metabolismo oxidativo o respiración celular. 

Calor, ATP y agua

La oxidación de la materia orgánica en el interior de las células genera también calor. Por eso a esta reacción química se la llama “exotérmica” porque desprende calor. Muchas reacciones producen calor pero las oxidaciones están entre las que más calor generan debido al extraordinario vigor del oxígeno. Dicho calor no se pierde por completo ya que es empleado para mantener caliente el cuerpo, sobre todo en los organismos homeotermos. No obstante, el exceso de calor debe ser eliminado pues podría comprometer el buen funcionamiento corporal. Una vez más, es la molécula de agua quien se encarga de ello. Su elevado calor específico absorbe el exceso de calor y, gracias a su alta conductividad térmica, dicho calor pasa de los tejidos celulares a la sangre y de ésta a la piel, por donde se irradia al exterior en forma de sudor y gracias al elevado calor de vaporización del agua. Todo esto tiene un gran efecto refrescante sobre los organismos ya que elimina el peligroso exceso de calor corporal. 

Los otros dos productos de las oxidaciones son el ATP y el agua. Al primero, que se denomina así por las siglas de “adenosín trifosfato”, se le conoce también vulgarmente como la “moneda energética” de la célula ya que recibe la energía química y la almacena en forma de enlaces fosfato de alta energía. Por su parte el agua, la ubicua matriz de la vida, es un producto de excreción absolutamente inocuo, fácil de eliminar y perfectamente reciclable. No podría haber sustancias más idóneas y aptas para la vida en la Tierra. ¿Elegancia y parsimonia de una naturaleza ciega o diseño previo de un agente inteligente superior? Mi lógica se inclina por la segunda opción.