El término griego Phōsphoros “portadora de luz” referido al planeta Venus, visible al amanecer y atardecer, se tradujo al latín como “lucifero” (de lux: luz, y fero: portar). Estrabón cuenta de la existencia de un santuario dedicado a Venus marina, lucero del atardecer (Lucem dubiam), en una isla de la desembocadura del Guadalquivir, no muy lejos de donde hoy se alza la ermita de la foto en el Parque Natural de Doñana (Pinar de la Algaida, Sanlúcar de Barrameda), dedicada a la Virgen del Carmen patrona de los marineros.

¿Por qué la normativa de la UE sobre depuración de las aguas residuales urbanas hace tanto hincapié en el fósforo y el nitrógeno, hasta el punto de imponer sanciones a los estados miembros que incumplen el Artículo 5 de la Directiva 91/271/CEE por el hecho de saltarse, tan sólo, el límite de fósforo permitido en los vertidos de las aguas tratadas? Porque el fósforo es el elemento clave que regula  el equilibrio de un sistema acuático: es un nutriente fundamental para la vida (al igual que el nitrógeno) pero, además, es el patrón por el que se establecen las proporciones exactas con las que se producen los intercambios de energía biológica entre los seres vivos.

Los ríos, mares, lagos, marismas, estuarios y lagunas son como son, mientras el fósforo se mantenga dentro de unos límites; ya sean aguas cristalinas o mares repletos de vida, el fósforo debe quedar justito porque su exceso desencadena la locura. La vida se descontrola cuando hay demasiado fósforo: lo que era una comida frugal exquisita pasa a ser un banquete baratero. Y como ocurre con los excesos culinarios, el despilfarro termina desaprovechado y genera más basura de lo habitual.

Así, una vez detrás de otra hasta que la basura se amontona y empieza a descomponerse, pero a diferencia del medio terrestre donde la radiación solar y el oxígeno del aire llegan a casi cualquier rincón, el agua es una barrera natural para el aire y la luz, por lo que en ella la descomposición no es tan rápida ni tan efectiva. La basura se pudre lentamente y va agotando el oxígeno, primero del fondo y luego en toda la columna de agua, hasta el punto de que muchos seres vivos que habitan esas aguas se asfixian y mueren, generando aún más putrefacción. Es un círculo vicioso que termina desmantelando la vida de ese sistema tal como la conocíamos. Y todo por una pizca de fósforo que estaba de más.

Al amanecer, cuando reina la calma en las quietas aguas de la laguna de Tarelo (La Algaida, Sanlúcar de Barrameda), se ve a los camarones saltando en la superficie del agua y a los peces boqueando; lo hacen para atrapar algo de aire porque no queda ni gota de oxígeno en los cinco metros de profundidad de esta antigua gravera a la que llega más fósforo de la cuenta. Cuando el sol ya se ha levantado, las aguas empiezan a ganar un poco de oxígeno gracias a la fotosíntesis de algas y cianobacterias que tiñen de intenso verde clorofílico toda la superficie. La fotosíntesis oxigénica: ese milagro de la naturaleza sin el cual los humanos no existiríamos porque la atmósfera del planeta continuaría siendo una mezcla de gases tóxicos (como el sulfhídrico) aptos sólo para la vida microbiana más primitiva.

Las primas lejanas de aquellas cianobacterias ancestrales están la mar de felices en la laguna de Tarelo que, por recibir aguas subterráneas fósiles bajo el estuario del Guadalquivir, tiene sulfuro de sobra para que estos microorganismos todo-terreno ejerciten el tipo de fotosíntesis más primitivo, el que no enriquece de oxígeno el agua porque utiliza los electrones del sulfuro de hidrógeno (H2S) en lugar de obtenerlos de la molécula de H2O, rompiéndola y separando el hidrógeno del oxígeno. Son esas mañanas de calma chicha en la laguna de Tarelo cuando las cianobacterias (que llevan reinando en el planeta Tierra desde hace 2500 millones de años), aún casi dormidas a media luz, escogen hacer fotosíntesis a partir del sulfuro empleando menos energía del sol que la que necesitarían para romper una molécula de agua. Es entonces, cuando los camarones saltan al aire y toda la zona se inunda de un penetrante olor a huevos podridos.

La capacidad del fósforo para regular el equilibrio de ecosistemas enteros se basa en su escasez. Es un elemento raro, literalmente extraterrestre, y eso hace que sea muy escaso en todo el planeta. En cometas que nos visitan regularmente, como aquel en forma de patito de goma donde se envió la sonda espacial ROSETTA en 2014, se han encontrado restos de fósforo.

Imágenes del cometa 67P Churyumov-Gerasimenko (vía Wikimedia Commons) donde se envió, en 2014, la sonda espacial Rosetta de la Agencia Espacial Europea para investigar su composición química, y se encontraron óxidos de fósforo.

Los cometas portadores de fósforo lo adquieren a su paso por el polvo estelar de regiones muy lejanas donde nacen estrellas masivas y supernovas, más allá de la Vía Láctea. Los flujos de gas que emanan de las jóvenes estrellas abren cavidades en las nubes interestelares, y la acción combinada de los choques y la radiación de la estrella naciente forman óxido de fósforo en las paredes de esas cavidades. En nuestro planeta, los yacimientos de fosfato se formaron con rocas ricas en esos óxidos de fosfato extraterrestre.

La erosión de las rocas ha dado lugar a minerales de fósforo combinados con calcio (apatita) que, a su vez, se combina con otros elementos, como el flúor (fluoroapatita). Ni que decir tiene que los yacimientos de fosfatos son escasos en el mundo y se han convertido en lugares política y económicamente geoestratégicos, como el Sáhara occidental que alberga el 85% de las reservas mundiales de este elemento. La casi totalidad del fósforo que se extrae en estos yacimientos se emplea en la, más que rentable, fabricación de fertilizantes para potenciar la agricultura mundial.

Pero la roca de fosfato contiene otras impurezas (uranio, cadmio, zinc) que son desechadas o, como el uranio, terminan siendo acumuladas sine die en las balsas de fosfoyesos de Fertiberia de la marisma del Río Tinto. Químicamente, el fósforo es también muy peculiar. El átomo de fósforo se denota con el símbolo P (del griego: Φωσφόρος, Phōsphoros, “portadora de luz”) por la capacidad quimioluminiscente del tetrafósforo cristalizado al producir una luz verde por reacción con el oxígeno (aunque fue sustituido por sulfuro de fósforo para fabricar cerillas, debido a su elevada toxicidad).

El término griego Phōsphoros “portadora de luz” referido al planeta Venus, visible al amanecer y atardecer, se tradujo al latín como “lucifero” (de lux: luz, y fero: portar). Estrabón cuenta de la existencia de un santuario dedicado a Venus marina, lucero del atardecer (Lucem dubiam), en una isla de la desembocadura del Guadalquivir, no muy lejos de donde hoy se alza la ermita de la foto en el Parque Natural de Doñana (Pinar de la Algaida, Sanlúcar de Barrameda), dedicada a la Virgen del Carmen patrona de los marineros.

El compuesto inorgánico de P más predominante es el fosfato. Un anión (Ión que tiene carga negativa y procede de un elemento negativo) derivado del ácido fosfórico que va perdiendo los protones al reaccionar con el agua, por lo que puede combinarse con cationes y formar gran variedad de sales minerales insolubles, o bien puede sustituir los protones por compuestos orgánicos formando cadenas y anillos muy estables, como los nucleótidos que dan forma al ADN y ARN, y los fosfolípidos de las membranas celulares.

No menos relevante para la vida es su capacidad de hacer cambiar la configuración espacial (y, por tanto, la función) de las proteínas mediante fosforilación, así como de energizar compuestos como el ATP, auténtica moneda de cambio de todas las reacciones biológicas en los seres vivos.

Representación animada de una molécula de ácido fosfórico (H3PO4): un tetraedro con un átomo de P en el centro y cuatro átomos de oxígeno (O) uno en cada vértice, de los que tres, están unidos a un átomo de hidrógeno (H). Cuando el H3PO4 reacciona con el agua (H2O) libera un hidrógeno en forma de protón, lo que propicia una mayor conexión con las moléculas de H2O mediante múltiples uniones débiles llamadas “puentes de hidrógeno”. Cada molécula de H3POpuede liberar hasta tres protones, y su lugar puede ser ocupado por hasta tres moléculas de H2O mediante estos puentes.

El fosfato orquesta unas 2000 reacciones distintas en los organismos, y todas ellas necesitan una proporción exacta de fósforo que los organismos aseguran acumulando reservas internas de este elemento. Si bien su ausencia impide el desarrollo de los seres vivos, su exceso potencia un crecimiento desaforado. De igual modo, las interacciones que mantienen la estructura de los ecosistemas necesitan una proporción exacta de fosfato: su ausencia impide la vida, pero la vida también puede morir de éxito por exceso. El medio acuático cuenta con un reservorio interno, el sedimento, que de forma natural va liberando al agua la cantidad exacta de fosfato necesario para mantener la vida dentro de los límites aceptables.

Modelo de equilibrio químico de Golterman que predice cómo se reparte el fosfato entre el sedimento (línea rosa) y el agua (línea azul) en una masa de agua que recibe año tras año una pequeña cantidad externa de P. El sedimento empieza a saturarse en una década (zona verde y amarilla) y a perder su capacidad de retener el fosfato con la misma eficiencia que antes, por lo que el fosfato entrante termina en el agua (zona roja) donde fertiliza en exceso y distorsiona todo el sistema.

Esto ha sido así hasta hace bien poco, mientras el P circulaba por el planeta a la velocidad justa. Sin embargo, la industria de fertilizantes ha acelerado el ciclo. En realidad, ya no nos queda ningún nutriente cuyo ciclo biogeoquímico fluya a la velocidad natural porque la actividad humana los ha trastocado todos: el del nitrógeno, con la invención de la fijación de nitrógeno gaseoso para fabricar fertilizantes; el del carbono, con el incremento de CO2 en la atmósfera por emisión de gases que, además, tienen efecto invernadero; el del azufre, también por la emisión de gases industriales y procedentes de combustibles fósiles que han alcanzado el suelo, la vegetación y el agua de medio hemisferio a través de la lluvia ácida.

En el caso del fósforo, su exceso avanza de forma mucho más silenciosa que los casos anteriores, pero igualmente implacable. Sus efectos son algo más rápidos en el medio acuático que en el terrestre, por lo que ya en los años ochenta del pasado siglo, se acuñó el término “eutrofización antrópica” para distinguir la alteración forzada del equilibrio, de la eutrofia natural (del griego eu: bien, tropho: nutrición), es decir, de aquella esperable en una masa de agua somera, cálida y pequeña. Esta distinción es vital, de lo contrario, algún catedrático de universidad podría argumentar (según soplen los vientos) que un poco de fosfato de más no hace daño a nadie e, incluso, que sirva para “engordar” los boquerones que luego nos comemos.

A pesar de que se lleva luchando contra la eutrofización antrópica desde hace décadas, la UE es consciente de que esta contaminación está aún lejos de controlarse. Medidas leoninas, como declarar todo el territorio de un país como zona sensible (el caso de Alemania, Austria, Dinamarca, Estonia, Letonia y Lituania) o la estrategia futura de residuo zero en toda la UE, no son un impromptu que surja de corazones bondadosos.

Hace muchos años que los países costeros del mar Báltico sufrieron en su economía, que no en su corazón, el colapso de las pesquerías y el turismo. Ahora invierten lo indecible para evitar que un átomo de P de más llegue a sus orillas. En otro mar aún más cerrado que el Báltico, el de Mármara (Turquía), la vida acuática que conocían está desapareciendo bajo una masa mucilaginosa y, más cerca de nosotros, en el estrecho de Gibraltar, tenemos la invasión de una macroalga (Rugulopteryx okamurae) cuya erradicación se considera ya inviable.

Pero no se preocupen, todo no desaparecerá, nos quedarán las cianobacterias y otras formas de vida ancestral. Y ellas exclamarán asombradas: “¡Qué desagradecidos estos humanos, encima que les regalamos el oxígeno para respirar y nos lo pagan ensuciándolo todo!”.

Profesora Titular de Ecología, Dep. Biología Vegetal y Ecología (Universidad de Sevilla) y colaborada en el proyecto TRANSDMA. "Proyecto de la Universidad Pablo de Olavide financiado por la Consejería...