В филогенетическом отношении гемоглобины изучались, пожалуй, более интенсивно, чем другие виды белков.
Большая часть работ по гемоглобинам была посвящена установлению химических и спектрофотохимических свойств простетических групп различных гемоглобинов и их способности связывать кислород и углекислый газ. Ясно, что эти данные не имеют прямого отношения к обсуждаемым нами межвидовым различиям в структуре белков. Однако в настоящее время вслед за очень важными первыми работами Портера и Сэнджера многие ученые начали изучать последовательность расположения аминокислот в гемоглобинах. Значение таких исследований еще более возрастает в связи с физико-химическими определениями числа пептидных цепей, приходящихся на одну молекулу белка, и размера субъединицы (мономера). В настоящее время считают, что гемоглобины позвоночных (возможно, за исключением гемоглобина плода и гемоглобина курицы, а быть может, вообще гемоглобина птиц) содержат цепи двух типов. При физиологических условиях гемоглобины существуют в виде молекулы с молекулярным весом около 65000; эта молекула состоит из четырех цепей (по две цепи каждого типа), соединенных нековалентными связями. (Результаты ранних исследований, согласно которым в молекуле гемоглобина лошади имеются цепи 6 разных типов, по-видимому, неверны, как это показали недавние опыты с использованием ультрацентрифуги и электрофореза.) Во всех исследованных гемоглобинах позвоночных N-концевой аминокислотой у обеих полипептидных цепей гемоглобинов служит валин; исключение составляют козел, баран и бык, в гемоглобине которых одна цепь начинается с метионина.
Трудно сделать какие-либо выводы эволюционного характера. Все же следует отметить, что N-концевой фрагмент вал-лей, по-видимому, имеется у всех исследованных видов, в том числе у представителей пресмыкающихся и птиц. Можно предположить, что участок «валил-лейцил» возник на сравнительно раннем этапе эволюции, а вторая цепь появилась в молекуле гемоглобина на более поздних стадиях дифференциации типа позвоночных.
Изящные опыты Полинга, Итано и их сотрудников, а также Инграма, изучавших нормальную и патологическую формы гемоглобина человека. Данные этих исследований имеют очень большое значение как основа для дальнейших исследований структуры гемоглобина у других видов.