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Espécies diferentes de vertebrados possuem moléculas de hemoglobina com diferentes propriedades. Um mamífero pequeno, por exemplo, possui uma molécula de hemoglobina com muito menos afinidade ao oxigênio do que um mamífero grande. Isto se deve ao fato de que o animal maior tem um metabolismo muito mais acelerado, o que significa que necessita de mais oxigênio e este deve ser liberado de forma mais rápida.
Os mamíferos marinhos, que mergulham a grandes profundidades, possuem hemoglobinas com altíssima afinidade pelo oxigênio. Isto é bastante útil quando se tem um metabolismo reduzido ao basal e é necessário ficar muito tempo mergulhando: a hemoglobina libera o oxigênio aos pouquinhos, somente à medida que este lento metabolismo for precisando. Também no ser humano ocorrem variações não no tipo, mas na quantidade de hemoglobina presente no sangue. Por exemplo, quando o homem sobe a grandes altitudes, onde o ar é rarefeito, ele sente cansaço e dificuldade para respirar. Contudo, após alguns dias o número de hemácias aumenta e ele volta a se sentir confortável.
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