La historia del dueto químico arsénico-fósforo, dos elementos clave en la agricultura

José Roberto Zúñiga Silva y Jesús Adriana Ramírez Castillo

En el paisaje agrícola, donde la fertilidad del suelo define el destino de cada cosecha, dos elementos químicos desempeñan papeles decisivos: el arsénico y el fósforo; en donde ambos conviven en una dualidad peculiar. El fósforo, nutriente indispensable para el desarrollo vegetal, sostiene procesos tan esenciales como la fotosíntesis y el almacenamiento de energía. El arsénico, por el contrario, encarna la figura del intruso silencioso un contaminante capaz de infiltrase en el ambiente y poner en riesgo la salud humana.

La trama se torna aún más compleja cuando entra en escena un tercer protagonista: el agua de riego, ya que, en muchos lugares, ésta proviene de fuentes contaminadas por desechos industriales, actividad minera y prácticas agrícolas intensivas [1]. De esta forma, el agua se convierte en un vehículo que transporta tóxicos y contaminantes hacia los suelos, alterando su equilibrio y dejando una huella difícil de revertir. Conforme avanza el tiempo, esta contaminación representa una amenaza discreta pero constante para la producción de alimentos, incrementando la probabilidad de los consumidores de padecer enfermedades crónicas.

Fósforo y Arsénico: la fina frontera entre lo esencial y lo letal

El fósforo suele presentarse como un aliado fiable de la agricultura, su participación en la respiración celular y el crecimiento vegetal lo convierte en un nutriente prioritario, razón por la cual los agricultores lo incorporan mediante fertilizantes fosfatados diseñados para incrementar el rendimiento de los cultivos. Sin embargo, este recurso también tiene un lado oscuro: cuando se aplica en exceso, deja de ser un estimulante para convertirse en un factor que degrada el ambiente y provoca alteraciones en la dinámica natural de los suelos agrícolas.

El arsénico, a diferencia del fósforo, no forma parte de las necesidades del campo. Su presencia en los suelos y en el agua se asocia con toxicidad, y tanto los procesos geológicos como ciertas prácticas agrícolas o industriales pueden liberarlo al ambiente. Sin embargo, en investigaciones recientes se ha revelado una paradoja clave: en cantidades muy bajas, el arsénico puede favorecer la germinación y aumentar la tolerancia vegetal al estrés ambiental. Este fenómeno – definido como “hornesis arsenical” - subraya la ambigüedad de este elemento. En pequeñas dosis, puede generar un estímulo mientras que, en concentraciones más altas, es un peligro inminente.

La danza química arsénico – fósforo en competencia

El nudo central de esta historia se encuentra en la relación que une – y enfrenta – al arsénico y al fósforo. Es destacable que la similitud estructural entre el ion arseniato (AsO₄^3-) y el ion fosfato (PO₄^3-) genera competencia en los suelos como si bailaran en una coreografía perfectamente sincronizada. Ambos elementos compiten por los sitios de adsorción y por los mecanismos de absorción de las plantas. En sistemas agrícolas, altas concentraciones de fósforo reducen la retención del arsénico, mientras que la acumulación de este último puede interferir en el metabolismo del fosfato [1].

Hasta esta parte de la historia ha quedado claro que la relación entre el fósforo y el arsénico en los suelos agrícolas es una relación tóxica, es decir “un estira y afloja” entre ellos. Además, similar a otros elementos nutricionales, el fósforo y el arsénico se encuentran en el suelo – el gran reservorio natural - y un pH neutro o ligera acidez funcionan como la llave para que nutrientes y elementos como el arsénico y el fósforo puedan ser puestos a disposición de las plantas. Ellas, a través de sus raíces, los absorben y pueden acumularse en sus tejidos, como es el caso del arsénico. Aquí entran en juego los héroes microscópicos: micorrizas, hongos y bacterias. Estos aliados hacen dos cosas vitales: primero, disuelven el fósforo para que la planta lo pueda absorber. Segundo, desenmascaran al arsénico, reduciendo su capacidad de engaño y toxicidad.

Lejos de ser solo habitantes invisibles, los microorganismos cumplen una función estratégica en la agricultura moderna y la biotecnología ambiental. Hongos y bacterias del suelo actúan como herramientas biológicas naturales, capaces de transformar el fósforo presente en formas insolubles en compuestos que las raíces pueden absorber con mayor facilidad. La biotecnología agrícola ha aprendido a identificar, seleccionar y multiplicar a estos microorganismos para convertirlos en biofertilizantes, productos vivos que se aplican al suelo o a las semillas y que mejoran la nutrición de los cultivos sin recurrir al uso excesivo de fertilizantes químicos.

Frente al arsénico, ciertas especies de hongos y bacterias [4] actúan como filtros vivos capaces de modificar la forma química de este elemento, reduciendo su movilidad y su toxicidad. Gracias a la acción que realizan estos microorganismos, las plantas pueden reconocer al arsénico con mayor precisión y limitar su entrada o acumulación en los tejidos vegetales. Al limitar la absorción del arsénico por los cultivos, la biotecnología microbiana contribuye a la seguridad alimentaria y a la reducción de riesgos para la salud humana. La biotecnología ambiental utiliza estas capacidades para diseñar estrategias de biorremediación, donde comunidades microbianas seleccionadas se introducen de manera controlada en ecosistemas contaminados.

Así la biotecnología no crea soluciones desde cero, sino que aprende de la vida microscópica del suelo y la pone a trabajar a nuestro favor, convirtiendo a los microorganismos en aliados clave para una agricultura más sostenible y para la recuperación de ecosistemas contaminados.

Hacia un final sostenible

El desenlace de esta historia aún queda por definir. La forma en la que gestionemos los fertilizantes, el cuidado con el que se realice el monitoreo de la calidad del agua y la capacidad de adoptar prácticas más responsables, determinaran el futuro de los suelos agrícolas. La relación entre fósforo y arsénico, aunque conflictiva, nos recuerda que los sistemas naturales funcionan a partir de conexiones complejas. En este sentido, los microorganismos se convierten en aliados tecnológicos, capaces de ofrecer soluciones reales a problemas agrícolas y ambientales complejos. El reto es construir un escenario en el que ambos elementos puedan coexistir sin comprometer el ambiente ni nuestra salud. La cuestión ahora es… ¿podremos escribir un final en el que ambos coexistan en armonía?

Referencias

1. Hermosillo – Muñoz, M.C., Valles – Aragón, M.C., de Lourdes Ballinas-Casarrubias, M., Rocha – Gutiérrez, B.A., & Prieto-Amparan, J.A. (2019). Trazabilidad de arsénico en agua de riego agrícola en el centro sur del estado de Chihuahua, México. Revista Internacional de Contaminación Ambiental, 35, 81-91. https://doi.org/10.20937/RICA.2019.35.esp03.10
2. Ferrari, Alejandro; La ley y el orden (científico): el arsénico reemplaza al fósforo; Boletín Biológica; 22; 9-2011; 21-24. http://hdl.handle.net/11336/13893
3. Segura Castruita, M. A. (2013). Comportamiento del arsénico en suelos de la región lagunera de Coahuila, México. Revista Terra Latinoamericana, 31(4), 295–304. Retrieved from https://mail.terralatinoamericana.org.mx/index.php/terra/article/view/271
4. Arredondo, A. N. R., Pérez, M. E. L., & Castro, M. C. D. R. (2018). Identificación de bacterias y hongos de importancia biotecnológica en la resistencia a arsénico. Jóvenes en la ciencia, 4(1), 23-27. https://www.jovenesenlaciencia.ugto.mx/index.php/jovenesenlaciencia/article/view/2338