Un avance bioquímico fundamental en el desarrollo de la vida es la aparición de moléculas que permitieron el intercambio gaseoso entre el exterior y el interior de las células.

Aunque no existe constancia fosil, al respecto, hoy podemos encontrar varias moléculas que probablemente sean evolución de estas moléculas primitivas. Un ejemplo de esta evolución son la clorofila, base de la fotosíntesis en bacterias con una antigüedad de 3.500 millones de años y de las actuales planta verdes, y la hemoglobina, base de la respiración, en algunos invertebrados y en todos los vertebrados.

Ambas tienen una estructura común formada por 4 núcleos pirrolicos unidos a un átomo de magnesio (Mg2+) en la clorofila y a un átomo de hierro (Fe) en la hemoglobina.

También contienen hierro las clorocruorinas, de color verde, que se encuentran en familias de anélidos poliquetos y las hemeritrinas, de color violeta, que regulan la respiración en gusanos sipuncúlidos, braquiópodos, priapúlidos, y anélidos poliquetos; Finalmente contiene cobre la hemocianina, de color azul, presente en artrópodos y moluscos

                    Clorofila                                                Hemoglobina

En esencia todos estos pigmentos son los representantes actuales de varios ensayos bioquímicos que permitieron la evolución de los órganos respiratorios, cutáneos o internos, de los vegetales y plantas.

Para comprender esta evolución puede ser útil comentar el denominado efecto Bohr (propiedad de la hemoglobina) descrita por primera vez en 1904 por el fisiólogo danés Christian Bohr (padre del físico Niels Bohr), que establece que a un pH menor (más ácido), la hemoglobina se unirá al oxígeno con menor afinidad.

En consecuencia la concentración de dióxido de carbono en la atmosfera que está directamente relacionado con la concentración de protones en la sangre, un aumento de los niveles de dióxido de carbono lleva a una disminución del pH, lo que conduce finalmente a una disminución de la afinidad por el oxígeno de la hemoglobina.

Por el contrario la hemocianina tiene un efecto Bohr inverso a mayor acidez aumenta la afinidad por el oxigeno.

Esta diferente afinidad por el oxigeno, por parte de diferentes pigmentos respiratorios, nos indica que evolucionaron en condiciones diferentes según la composición de la atmosfera terrestre.