Modulo Bio 2

Curso de capacitación docente en Biología Genética y Evolución Módulo II: Evolución

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Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



Índice Los autores ............................................................................................................ 8 Capítulo 5: La dinámica de la información genética a nivel poblacional..... 10 Introducción..........................................................................................................10

Aproximaciones didácticas ............................................................................... 14 La selección y organización de contenidos desde los modelos de enseñanza ...........14 El consenso constructivista ................................................................................14

ACTIVIDAD N° 25.................................................................................15

Estrategias didácticas ........................................................................................ 17 ¿Qué conjunto de estrategias favorecen la implementación de una propuesta constructivista en la enseñanza de los contenidos de biología? .........................................17 El conflicto cognitivo ..........................................................................................17 La investigación dirigida .....................................................................................18 La exposición del docente..................................................................................21 La construcción guiada ......................................................................................22 Una reflexión sobre las estrategias .....................................................................23

Presentación de la secuencia de contenidos.................................................. 24 ¿Cómo podemos ordenar y mostrar la secuencia de los contenidos? .......................24 ¿Los contenidos se formulan siempre igual?...........................................................25 ¿Cómo mostrar la jerarquía planificada?.................................................................26 Mapas y diagramas conceptuales .......................................................................26 La V de Gowin...................................................................................................29 El epítome ........................................................................................................32

Contenidos de biología ...................................................................................... 34 Acerca de la idea de evolución biológica.................................................................34

ACTIVIDAD N° 26.................................................................................34

¿Han evolucionado las especies a lo largo de la historia geológica?.........................39 ¿Cuáles fueron los avatares históricos de la teoría de la evolución hasta Darwin? ....41 El fijismo ...........................................................................................................42 La idea de cambios con el tiempo.......................................................................42 Lamarck y la transformación de los individuos .....................................................44

Un aporte para el aula ...........................................................................46 Actividad Nº 27 ....................................................................................46

Evidencias de la evolución biológica ............................................................... 48 ¿Cuáles son las evidencias de la evolución? ..........................................................48




Evidencias desde la paleontología......................................................................49 El datado de los fósiles ......................................................................................53 Evidencias desde la Anatomía Comparada .........................................................56 Evidencias desde la embriología ........................................................................58 Evidencias desde la biogeografía .......................................................................59 Evide ncias desde la biología molecular ...............................................................60 Una sugerencia para el aula ..................................................................63

Darwin y cómo llegó a pensar la selección natural........................................ 64 ¿Cuál fue la secuencia histórica de la teoría evolutiva de Darwin? ...........................64 Las fuentes de su pensamiento ..........................................................................64 La teoría de la evolución por “selección natural” ..................................................65 En contra, a favor y nuevas evidencias ...............................................................66 La teoría sintética de la evolución.......................................................................67 Una síntesis de la teoría de Darwin.....................................................................68

ACTIVIDAD N° 28.................................................................................70

Ideas básicas de la genética de poblaciones .................................................. 72 ¿Cómo se transmiten los genes en las poblaciones estables? .................................72 ¿Cómo puede cambiar la estructura genética de las poblaciones? ...........................77 Mutaciones .......................................................................................................79 Deriva génica ....................................................................................................79 Flujo génico ......................................................................................................82 Apareamiento no al azar ....................................................................................82 Selección natural ...............................................................................................83 Variación genética: el sustrato sobre el cual actúa la selección ................................83 La selección natural como mecanismo de evolución adaptativa............................85

ACTIVIDAD N° 29.................................................................................87

La selección no produce organismos "perfectos" .................................................91 Una síntesis de las fuerzas evolutivas analizadas ................................................91

Herencia lamarckiana ......................................................................................... 92 ¿Existe la herencia lamarckiana? ...........................................................................92

Otras Aproximaciones didácticas..................................................................... 95 Lo que se enseña al enseñar una teoría científica ...................................................95 Secuenciación de contenidos procedimentales .......................................................97

Actividad de integración .................................................................................... 99

ACTIVIDAD N° 30.................................................................................99

Actividades de autoevaluación ....................................................................... 101

ACTIVIDAD Nº 1................................................................................. 101




ACTIVIDAD Nº 2................................................................................. 102 ACTIVIDAD Nº 3................................................................................. 103 ACTIVIDAD Nº 4................................................................................. 103

Clave para las respuestas de la autoevaluación .................................................... 104 Actividad Nº 1 ..................................................................................... 104 Actividad Nº 2 ..................................................................................... 104 Actividad Nº 3 ..................................................................................... 105 Actividad Nº 4 ..................................................................................... 105

Bibliografía......................................................................................................... 106 Bibliografía didáctica ........................................................................................... 106 Bibliografía disciplinar.......................................................................................... 107

Capítulo 6: Estrategias de la evolución.......................................................... 108 Introducción........................................................................................................ 108

Aproximaciones didácticas ............................................................................. 110 La concreción de la enseñanza: las actividades .................................................... 110 ¿Qué tipos de actividades podemos utilizar en las clases de biología? ............... 112 ¿Qué tipos de actividades podemos planificar según las finalidades y los momentos de la clase? .............................................................................................................. 113 Para pensar ........................................................................................ 117 La comunicación y el desarrollo de las actividades ................................................ 118 ¿Es importante la comunicación en la concreción de las actividades?................. 118

Algunas estrategias de la evolución de las especies .................................. 125 ¿Qué es una especie? ..................................................................................... 126 ¿Cómo surge una nueva especie? ....................................................................... 127 Especiación geográfica o alopátrica.................................................................. 128 Especiación simpátrica .................................................................................... 128

ACTIVIDAD N° 31 .............................................................................. 130

El aislamiento genético .................................................................................... 132 ¿De qué manera se logra mantener el aislamiento genético entre especies? .......... 132 Tipos de mecanismos precigóticos ................................................................... 132 Tipos de mecanismos de aislamiento postcigóticos ........................................... 133

actividad n° 32 .................................................................................... 133

La evolución de los grandes grupos taxonómicos ...................................... 136 ¿Cómo ocurre la evolución a nivel de los grandes grupos taxonómicos? ................ 136 Historia conjunta de la Tierra y de la vida .......................................................... 136




Una historia que se repite: extinciones seguidas de radiaciones adaptativas de los sobrevivientes........................................................................................................... 141

ACTIVIDAD N° 33............................................................................... 143

¿Cuáles son los patrones de cambio en la macroevolución?.................................. 145 Controversias actuales en torno a los mecanismos de la evolución ........................ 153 ¿El cambio fue gradual o fue a saltos?.............................................................. 153

ACTIVIDAD N° 34............................................................................... 154

¿Las diferencias entre genes se deben al azar? ................................................ 155 ¿En términos de la evolución qué es más importante, la especie o los genes? .... 156 Un dato .............................................................................................. 157 A modo de síntesis sobre las posturas que explican la macro y la microevolución158 Volvemos a la genética........................................................................................ 159 Hitos en las ideas sobre la evolución.................................................................... 160 ACTIVIDAD N° 35 ........................................................................................... 160

Otras aproximaciones didácticas ................................................................... 162 Las actividades y los canales de comunicación en el aula de biología .................... 162 El repertorio de actividades .............................................................................. 162 La comunicación en la ejecución de las actividades. Importancia de fomentar la argumentación.......................................................................................................... 164 ¿Por qué es importante fomentar la argumentación en la escuela?..................... 167

Actividad de integración .................................................................................. 169

ACTIVIDAD N° 36............................................................................... 169

Actividades de autoevaluación ....................................................................... 170

ACTIVIDAD Nº 1................................................................................. 170 ACTIVIDAD Nº 2................................................................................. 170 ACTIVIDAD Nº 3................................................................................. 170 ACTIVIDAD Nº 4................................................................................. 171

Clave de respuestas ......................................................................................... 172

« « « « « « « «

Actividad Nº 1 .................................................................................... 172 Actividad Nº 2 .................................................................................... 173 Actividad Nº 3 .................................................................................... 173 Actividad Nº 4 .................................................................................... 173


Capítulo 7: Historia de la vida a lo largo de la evolución............................. 177 Introducción....................................................................................................... 177 Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



Aproximación didáctica ................................................................................... 178 La evaluación como proceso................................................................................ 178 Diferentes tipos de evaluación en diferentes momentos ..................................... 182 La función reguladora de la evaluación ............................................................. 184 ¿Qué aprendizajes se pueden evaluar? ............................................................ 185 A modo de síntesis sobre la evaluación ............................................................ 187

Contenidos de biología .................................................................................... 189 Aparece la vida sobre la Tierra............................................................................. 189

actividad n° 37 .................................................................................... 191

¿Cómo se originó la vida? ................................................................................... 192 Una sugerencia para el aula ................................................................ 192 Primeras ideas sobre el origen de la vida .......................................................... 193

ACTIVIDAD N° 38............................................................................... 194

Ideas actuales sobre el origen de la vida........................................................... 195 Los cuestionamientos a las ideas actuales sobre el origen de la vida.................. 200

ACTIVIDAD N° 39............................................................................... 201

De las procariotas a las eucariotas multicelulares....................................... 202 ¿Cómo habría sido el metabolismo de las primeras células?.................................. 202 Un dato .............................................................................................. 203 ¿Cómo se originaron los eucariotas?.................................................................... 204

ACTIVIDAD N° 40............................................................................... 207

¿Cómo se originó la multicelularidad? .................................................................. 208 Multicelularidad por agregación ........................................................................ 209 Multicelaridad por diferenciación....................................................................... 209

Hitos de la historia de la vida .......................................................................... 210 ¿Cuáles fueron los acontecimientos más significativos de la vida en el tiempo? ...... 210 La vida en el precámbrico ................................................................................ 210 La vida en el paleozoico................................................................................... 212 La vida en la era mesozoica ............................................................................. 214 La vida en la era cenozoica .............................................................................. 215

La evolución del hombre.................................................................................. 216 Un recorrido por los ancestros del Homo sapiens.................................................. 216 Visión aumentada............................................................................................ 218 El bipedalismo................................................................................................. 218 El desarrollo de la mano .................................................................................. 219 El aumento de la capacidad craneana .............................................................. 219 La reducción de la dentadura ........................................................................... 220




El impacto del hombre actual sobre la evolución de las especies........................ 221

ACTIVIDAD N° 41............................................................................... 221

Reinos / Dominios............................................................................................. 223 ¿Cuáles son los mayores linajes de la vida? ......................................................... 223

ACTIVIDAD N° 42............................................................................... 227

Una tercera opción para jerarquizar los conceptos de genética y evolución ...................................................................................................................................... 235 Estrategias didácticas como recursos en la evaluación ............................. 238 El análisis histórico: una estrategia reguladora ...................................................... 238 Hacer y comparar mapas conceptuales ................................................................ 239 Evaluar la organización y los distintos tipos de contenidos con la V de Gowin......... 240 Analizar la forma en que se resuelven los problemas ............................................ 241

ACTIVIDAD N° 43............................................................................... 243

Cómo evaluar nuestro proceder docente ...................................................... 245 Yoghi Bhajan ..................................................................................................... 249 Actividades de autoevaluación ....................................................................... 250

ACTIVIDADES DE AUTOEVALUACION ..... ¡Error! Marcador no definido.

Clave de respuestas ......................................................................................... 253 CLAVE DE RESPUESTAS ......................... ¡Error! Marcador no definido.

Actividad de integración .................................................................................. 250

ACTIVIDAD DE INTEGRACION N° 44 ................................................. 250


Bibliografía comentada del curso ................................................................... 257 Bibliografía didáctica ........................................................................................... 257 Bibliografía disciplinar.......................................................................................... 258

Palabras de despedida ..................................................................................... 259




Los autores Ana Lía De Longhi, docente e investigador del Departamento de Enseñanza de la Ciencia y la Tecnología (F.C.E.F.N., U.N.C.) y del Grupo de Enseñanza de la Ciencia a la Tecnología (F.A.M.A.F., U.N.C.). Profesora de Biología, Licienciada en Ciencias de la Educación y Doctora en Educación. Es actualmente profesor Titular de Didáctica General y Especial de la Biología en FCEFyN y encargado de Psicología del Aprendizaje en FAMAF. Director de proyectos de investigación y de tesis relacionados principalmente con el tema la comunicación didáctica en ciencias. Está categorizada por el Programa de Incentivos de la Secretaría de Políticas Universitarias. Autor de numerosos artículos científicos y de divulgación en revistas nacionales e internacionales con referato, asi como de ponencias y trabajos en congresos y capítulos de libros. Es miembro de la Asociación de Profesores de Biología de la Argentina (ADBiA), y Editor Responsable del proyecto de Revista de Edicación en Biología, desde 1998.

Gabriel Bernardello, docente e investigador del Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Profesor en Ciencias Biológicas, Biólogo y Doctor en Ciencias Biológicas (F.C.E.F.N., U.N.C.). Es actualmente Profesor Titular de Introducción a la Biología de la misma Facultad y Miembro de la Carrera del Investigador Científico (CONICET), categoría Principal. Está categorizada por el Programa de Incentivos de la Secretaría de Políticas Universitarias. Ha publicado numerosos artículos científicos y de divulgación en revistas nacionales e internacionales con referato y ha presentado de ponencias y trabajos en congresos, en el área de Biología Vegetal. Ha dado diversos cursos y producido materiales para profesores de nivel Medio y Terciario. Es Director del Boletín de la Sociedad Argentina de Botánica, desde el año 2000.

Liliana Crocco, docente e investigador del Centro de Investigaciones Entomológicas de Córdoba (F.C.E.F.N., U.N.C.) Profesora en Ciencias Biológicas, Bióloga y Doctora en Ciencias Biológicas ( F.C.E.F.N.; U.N.C.). Es actualmente Profesora Adjunta de Introducción a la Biología de la misma Facultad y responsable del dictado de Curso de Posgrado Insectos Hematófagos de Importancia Médico-Veterinaria. Director de Proyectos de investigación relacionados con la entomología médica, salud y educación. Autor de numerosos artículos científicos con publicaciones en revistas científicas y de ponencias en congresos nacionales e internacionales. Está categorizada por el Programa de Incentivos de la Secretaría de Políticas Universitarias. Es miembro de la Asociación de Profesores de Biología de la




Argentina (ADBiA) y de la Sociedad Entomológica Argentina. Miembro del Consejo de Escuela de Biología ( F.C.E.F.N.; U.N.C.) y del Consejo Editor de la Revista Educación en Biología.

Dra. Mónica L. Gallino, se desempeña actualmente como Vicedirectora del Departamento de Enseñanza de la Ciencia y la Tecnología de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la Universidad Nacional de Córdoba. Es Licenciada y Doctora en Ciencias de la Educación (UCC). Actualmente es Profesora Titular de la Cátedra de Pedagogía en el Profesorado de Ciencias Biológicas (FCEFyN- UNC) y Adjunta a la Dirección del Departamento Pedagógico de la Facultad de Educación a Distancia del Instituto UniversitarioAeronáutico (IUA). Su campo de trabajo se enmarca en el área de formación de formadores, en el ámbito del aprendizaje virtual y el diseño de materiales multimedia a fin de mejorar el proceso de aprendizaje y las estrategias docentes. Está categorizada por el Programa de Incentivos de la Secretaría de Políticas Universitarias. Es autora y coautora de diversas publicaciones en el ámbito pedagógico y de tres libros, uno por la UNC y dos por IUA.




Capítulo 5: La dinámica de la información genética a nivel poblacional

Introducción La transformación es un viaje sin destino final. Marilyn Ferguson

Hemos llegado al primer capítulo de este módulo II, con una serie de conceptualizaciones de biología y en su didáctica, realizadas a través del tránsito por el módulo I que necesitamos retomar para seguir avanzando. Por eso le proporcionamos aquí una síntesis de lo transitado capítulo por capítulo en el módulo I, ya cursado por usted, y que está disponible en el archivo llamado “Documentos” del módulo I, para cada vez que necesite revisar algún concepto. •

En el Capítulo 1 desarrollamos el tratamiento a nivel molecular de la información genética y la acompañamos con el marco de la filosofía de las ciencias, por considerarlo uno de los saberes iniciales del docente. Mostramos las ventajas de superar el inductivismo en la enseñanza y de guiarnos por los postulados de las nuevas filosofías de las ciencias, retomando el valor de las teorías como marco de referencia de los nuevos conocimientos y del ‘hacer ciencias’ a través de la resolución de problemas, el trabajo en el laboratorio y las discusiones argumentativas. A partir de allí, les comunicamos cuáles eran las actuales finalidades de la enseñanza de las ciencias, las que se constituyeron en la base para la delimitación de los objetivos e idea matriz de las unidades didácticas, explicadas en el capítulo cuatro.

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En el Capítulo 2, continuamos con el nivel celular, tanto en sus aspectos estables como cambiantes. En lo didáctico retomamos los modelos de ciencia y los relacionamos con los modelos didácticos de transmisión recepción y constructivista, completando la explicación desde la perspectiva del aprendizaje y la enseñanza. Comenzamos a tratar las problemáticas de los conocimientos cotidianos, científicos y académicos y de las ideas previas. Viendo la manera como aparecen en las aulas y se integran a los nuevos aprendizajes, ejemplificando con los contenidos del capítulo. Asimismo, comenzamos a caracterizar los trabajos de laboratorio y sus propósitos actuales.

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En el Capítulo 3, integramos el análisis del nivel molecular y celular en una escala mayor: los individuos, analizando especialmente la reproducción.




También, desde lo didáctico, integramos los fundamentos de los dos capítulos anteriores: el diseño curricular, tarea propia de este campo. Relacionamos los niveles de concreción del currículo con los efectos de la transposición didáctica y consecuentemente profundizamos las diferencias entre los conocimientos científicos, cotidianos y académicos, y las comunidades que participan en su construcción. Nos aproximamos así a la caracterización de la situación de clase y sus condicionantes externos. De ellos, en este caso y con relación al tema del capítulo, comentamos los nuevos enfoque CTS y su relación con la alfabetización científica (especialmente lo que se refiere a biotecnología). Esta es, igualmente, una nueva perspectiva para entender el proceso de trasposición y la selección curricular tanto a nivel macro (Documentos ministeriales y PEI) como micro (situación didáctica).

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El Capítulo 4 se convierte en un último escalón que nos aproxima al tema de la evolución (que nos ocupará desde aquí), ya que se dan los elementos relacionados con la manera en que se trasmiten los caracteres hereditarios de una generación a la siguiente (los principios que rigen la herencia). Desde la didáctica comenzamos a preguntarnos qué contenidos enseñar y qué otros elementos condicionan esa elección. Creímos oportuno revisar los saberes que necesita tener un docente para afrontar los cambios a nivel de la enseñanza y generar la inquietud de pensar en ellos. Particularmente, desde los saberes disciplinares y didácticos teóricos, sumamos explicaciones para mostrar la forma de diseñar unidades didácticas. Vimos así que se requiere pensar en la planificación como una hipótesis de trabajo, que incluye distintos momentos y requiere toma de decisiones. Aprovechando los temas del capítulo comenzamos a pedirle, en diferentes actividades, datos sobre el diagnóstico (ideas previas y concepciones docentes), formulación de objetivos, delimitación de la estructura de una hipotética UD y la trasferencia de algunos criterios para seleccionar contenidos.

Como hemos intentado mostrar en el módulo I la didáctica ha acompañado los nuevos movimientos científicos y la acelerada producción de conocimientos, reorientando su finalidad y sus aportes prescriptivos hacia la práctica. Socialmente, en los últimos años la biología ha jugado un papel fundamental con relación a la salud, la tecnología, el bienestar del hombre y del ambiente. Se generan numerosas investigaciones a partir de problemas, asociados a estos temas, tanto a nivel disciplinar como interdisciplinar. Producto de dichas investigaciones se amplía el cuerpo teórico y metodológico de la biología, como de las otras disciplinas. Lo anterior abre el debate a nivel de diseños curriculares y de metodología de enseñanza. Comienzan a tomarse decisiones sobre qué contenidos enseñar y con qué enfoque. A partir de aquí se re-seleccionan los contenidos curriculares y se los




organiza para los diferentes niveles del sistema. Desde las investigaciones en didáctica de las ciencias se elaboran modelos de enseñanza que recomiendan salir del inductivismo y generar estrategias basadas en los aportes de la nueva filosofía de la ciencia. Cambio al que se suman otros a nivel de psicología del aprendizaje, sociología del aula o comunicación, y que hemos estado tratando en los capítulos anteriores. Además, podemos observar que cada vez se trabaja, a edades más tempranas, temas que se analizaban quizás, en los últimos años de secundario o en la universidad, por ejemplo los aspectos microscópicos como célula, ciclos y genética. Antes se los dejaba para dar al final -si el docente llegaba con los tiempos escolares-, ahora han pasado a ser la explicación necesaria de temáticas actuales como las biotecnológicas, tan difundidas por los medios de comunicación. Otro cambio importante en los curriculos escolares es la incorporación de conceptos relacionados con la evolución al currículo de biología, como marco explicativo de los aportes de la genética y a veces como eje transversal del currículo. Lo que sucede en la escuela y en la comunidad científica se relaciona principalmente con las difusiones que provocan los medios de comunicación, para los cuales los nuevos descubrimientos (especialmente en biología) constituyen una fuente novedosa e inagotable de información. Los docentes de biología entonces, nos convertimos en un medio que difunde información, pero además debemos darle contexto de interpretación desde los conceptos básicos de la ciencia. Así, entender noticias o comentarios sobre genética y evolución, requiere que podamos revisar con los alumnos, conceptos básicos como los de teoría celular, la vieja doble hélice de Watson y Crick y los hallazgos de Mendel. En consecuencia, el profesor brinda en sus clases un marco de referencia semántica para incorporar las novedades sobre clonación, genoma, etcétera.

De esta forma, llegamos a la conclusión de que las teorías fundamentales de los últimos 150 años son las que permiten entender la biología. Y que lo novedoso hoy, entonces, son tanto estos contenidos como los usos que se hacen de este conocimiento, las actitudes que generan y la relación de la ciencia con la tecnología y la sociedad.

Por ejemplo, en nuestra disciplina, la biotecnología ha pasado a ser la explicación de los alimentos que consumimos, remedios, etc. La fuerte influencia en los adolescentes de los medios de comunicación masivos, hacen que ellos lleguen al aula con numerosas demandas que deberíamos intentar compartir y guiar.




Al retomar estos temas en las aulas los docentes de biología se convierten en importantes mediadores y alfabetizadores científicos. Por ello tenemos que pensar en nuestros alumnos como lectores críticos de artículos y propagandas, consumidores conscientes y protectores de la buena calidad de vida en nuestro planeta.

Todo lo anterior nos lleva a afirmar que lo que cambia realmente es el rol de la escuela, los docentes y las formas de aproximarnos y de aproximar los alumnos a los conocimientos.

Como vemos, cobra fundamental importancia retomar los conocimientos previos, diseñar contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales, atender a la diversidad de alumnos, elaborar unidades didácticas flexibles, implementar estrategias de enseñanza que le permitan entender al alumno cómo aprende, recuperar la epistemología de la disciplina, la historia de las ciencias y las problemáticas CTS y, por último, favorecer la alfabetización científica. Para seguir reflexionando sobre nuestros saberes y tareas docentes, en este Capítulo 5 (módulo II) continuamos con las formas de organizar los contenidos y las actividades, en el marco de los modelos de enseñanza. La principal trasferencia la haremos con relación a la manera de secuenciar contenidos, principalmente con los de este capítulo, que conlleva un eje histórico y muestra las investigaciones que dieron lugar a las actuales conceptualizaciones sobre la evolución de las especies.




Aproximaciones didácticas

La selección y organización de contenidos desde los modelos de enseñanza

El consenso constructivista En el capítulo 2 del módulo I, tratamos comparativamente las concepciones extremas que se identifican en la enseñanza de las ciencias: trasmisión-recepción versus construcción. En los capítulos siguientes fuimos incorporando explicaciones en el marco del constructivismo, desde su origen como propuesta epistemológica, hasta los alcances a nivel de la enseñanza y el aprendizaje. Su traslado a la realidad escolar hizo que se establecieran acuerdos generales que se manifiestan en una serie de estrategias de enseñanza. Los acuerdos analizados son: 1. El alumno es parte activa e interesada del proceso de aprendizaje. Está implicado, ya que aporta sus conocimientos previos para construir significados en una situación nueva. Lo que se aprende depende así de lo que brinda quien aprende, y de cómo el docente, retome y haga evolucionar estas ideas a través del diseño de experiencias que impliquen la investigación en el aula. 2. El alumno no construye el conocimiento por acumulación, sino reconstruyendo a nivel personal los productos y procesos culturales, para apropiarse de ellos. El aprendizaje es un proceso continuo que no termina en la escuela, por ello se habla de aprender a aprender. 3. El conocimiento científico se concibe como un proceso social e históricamente condicionado, más que como un conocimiento objetivo y acumulativo. El hombre más que “descubrir” la estructura del mundo (que ya existe), la reconstruye o elabora modelos. 4. El currículo es un conjunto de dimensiones mediante las cuales los alumnos configuran una visión de mundo cercana a las concepciones científicas. Requiere disponer de estrategias y recursos variados. 5. El profesor es el mediador entre el conocimiento científico y la comprensión de los alumnos. Esto implica una tarea de diagnóstico permanente y de seguimiento de las actividades desde el dominio conceptual, para ir negociando significados. Todas las ideas anteriores sumadas a las ya analizadas en el capítulo 2, del módulo I, nos dan el marco de lo que se llama “consenso constructivista”.




AC T I V I D AD N ° 2 5

Con esta actividad tenemos el propósito de que reflexionen acerca del consenso constructivista, analizando las posturas que se producen alrededor de este tema. Para ello le proponemos un Foro donde usted deberá volcar y discutir su opinión basada tanto en su trabajo de aula, como en las elaboraciones que haya podido realizar a través de su trabajo en este curso, hasta aquí.

1. Lea el siguiente texto y responda: ¿Es verdad que si tenemos en cuenta el consenso constructivista como nuestro marco didáctico de trabajo, los contenidos enseñados serán pocos en comparación con los que se enseñarían dentro de un modelo de transmisión – recepción? Fundamente su respuesta. El constructivismo, a pesar de haber enfrentado las propuestas tradicionales de enseñanza de las ciencias y producido un cambio profundo en la teoría didáctica, hoy es cuestionado por muchos en relación con la factibilidad de implementarlo en la realidad escolar que, si bien está inserta en una cultura educativa diferente de la del siglo pasado, con distintas demandas sociales, no ha cambiado demasiado. En general se tiene la sensación de que en un proceso constructivista los alumnos aprenden menos ciencia y reciben menos contenidos. Sin embargo muchos otros educadores apoyan el consenso constructivista porque piensan que los contenidos escolares ya no son un fin en sí mismos sino un vehículo para desarrollar capacidades generales que permitan dar sentido a esos contenidos. Para ellos, los aprendizajes de capacidades son más duraderos y trasferibles que los contenidos concretos a través de los que se adquieren. Esta es una de las razones por las cuales las estrategias de enseñanza, subordinadas a esta idea, ponen el énfasis principalmente en las actividades generadoras de procedimientos similares a la investigación científica. En este marco la selección de contenidos y su nivel de exigencia depende de una finalidad asociada con las capacidades esperadas en el aprendizaje.

2. Prepare su opinión para participar en el Foro “Discusión alrededor del consenso constructivista en el aula” siguiendo las siguientes instrucciones: a- Consulte la “Agenda” de la Plataforma para asegurarse de que su participación se realiza dentro de las fechas previstas.

3. b- Ingrese al foro denominado Discusión alrededor del consenso constructivista en el aula. Comience ingresando el título en el sector señalado “Tema”. En el sector Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



siguiente vuelque el texto completo de su informe. Cuando haya finalizado oprima “Enviar”.

Lea periódicamente los mensajes ingresados por otros participantes del curso. Para incluir observaciones sobre esos mensajes, escriba sus ideas en el sector “Comentarios” y luego oprima “Enviar”. En caso de requerir ayuda adicional, consulte el “Tutorial de entrada”.




Estrategias didácticas

¿Qué conjunto de estrategias favorecen la implementación de una propuesta constructivista en la enseñanza de los contenidos de biología?

El conflicto cognitivo

Una de las estrategias de enseñanza coherente con la orientación constructivista, es la que se centra en el conflicto cognitivo. Sus autores (Posner, Strike, Hewson y Gerzog, 1988), proponen partir de las concepciones de los alumnos, confrontarlas con una situación conflictiva y luego producir el cambio conceptual. Como este modelo supone incompatibles los conocimientos cotidianos con los científicos, su fin es sustituir las teorías de los alumnos por otra más potente, próxima a las ciencias. Es el alumno quien elabora el conocimiento, tomando conciencia de sus limitaciones. Esta postura sostiene que la construcción del conocimiento, en el alumno, ocurre en forma análoga a lo que sucede en las ciencias (se retoman los aportes de Kuhn y Lakatos). Los estudiantes utilizan conceptos ya existentes para trabajar con nuevos fenómenos, sin embargo, a veces son inadecuados para poder realizar dicho trabajo. Entonces, el alumno debe reemplazar o reorganizar sus conceptos centrales (cambio conceptual, análogo a revolución científica). Para que exista este proceso –según estos autores-, hay condicionantes: -

En el alumno, debe existir una insatisfacción con las concepciones existentes, con las propias ideas previas.

-

El docente debe presentar una nueva concepción, la cual debe ser inteligible, es decir que el alumno debe ver que el nuevo concepto le permite reestructurar la experiencia que está teniendo. Además, dicha nueva concepción debe aparecer como verosímil y creíble inicialmente, ser coherente con otros conceptos y permitir resolver los problemas.

-

El nuevo concepto debe sugerir un programa de investigación fructífero, debe poder transferirse a otras áreas. De esta forma el alumno podrá comprender que es más potente que las propias ideas.




Como vimos los conocimientos en las personas están “anclados” en un conjunto de elementos que estos autores llaman ecología conceptual, algunos de cuyos elementos podemos decir que están presentes en la parte inferior del “ïceberg de los conocimientos” que presentáramos en al capítulo 2 (módulo I). De allí lo difícil de producir este cambio en la comprensión de un concepto. Los defensores del cambio conceptual ponen especial atención en los contenidos conceptuales, más que en los procedimentales y actitudinales. Podemos pensarlo para una hora de clase o para varias clases, según decidamos provocar el cambio conceptual de un concepto o la teoría o el modelo que lo engloba. En este último caso, hay quienes hablan de una estrategia diferente. No obstante en biología no han sido muchos los temas motivo de propuestas con este modelo, encontramos trabajos sobre respiración, modelo celular, fecundación y desarrollo, entre otros. Durante todo este curso, muchas actividades han planteado problemas que pueden ser usados para generar el conflicto con las ideas previas, por ejemplo, en el capítulo 4, en el texto correspondiente a “Los contenidos procedimentales en el contexto de la resolución de problemas”, le hemos presentado los productos de una investigación que muestra los errores conceptuales (dificultades) derivados de lo que los alumnos entienden por cromosomas, genes, alelos, gametos y meiosis, así como sus relaciones y representaciones. Siguiendo las estrategias descriptas se podría diseñar una unidad didáctica (UD) con este fundamento. Para ello, diagnosticar las ideas previas del tópico elegido, diseñar la UD proponiendo en sus objetivos el cambio esperado, compartir con los alumnos dichos objetivos, proponer alguna actividad para dejar en evidencia las ideas previas de los alumnos (sobre el tema seleccionado), confrontarlas con una pregunta del docente, afirmaciones o problemas que le generen conflicto -el conflicto puede originarse por un trabajo empírico o teórico- con lo que sabe y hacerle tomar conciencia de que no tiene elementos para dar una respuesta. A partir de allí, se introduce el nuevo concepto alternativo al que ellos ya poseen, sea a través de un diálogo argumentativo o de un trabajo de indagación guiada. De igual forma, hacerles participar a los alumnos de alguna actividad que les permita comparar sus ideas con las alternativas presentadas por el profesor -también puede ser el texto, un experto o lo que aparece en el experimento-. De esta forma, dejar en evidencia el cambio conceptual. Por último, aplicar lo nuevo aprendido a otros temas o a la resolución de otros problemas. Seguramente las ideas de evolución que desarrollaremos en este capítulo, permitan trabajar con este modelo.

La investigación dirigida




Otras estrategias de enseñanza, coherentes con la orientación constructivista, son las que se denominan investigación dirigida. Como ya comenzáramos a explicar en el capítulo 2 del módulo I, estas formas de enseñanza van más allá de producir un conflicto con una conceptualización, pretenden producir un cambio metodológico que aproxime al alumno al trabajo que hacen los científicos. Usted ya ha tenido, a lo largo del módulo I, la oportunidad de realizar o planificar actividades de este tipo. Le daremos a continuación más elementos para completar la reflexión. No se trata de conducir al alumno por un camino para que crea que descubrió algo nuevo, ya que esto nos llevaría a otro modelo desde el cual el docente dirige la investigación de una forma inductiva. Se trata de problematizar la enseñanza de los conceptos, hacer transitar al alumno por un proceso hipotético-deductivo, usando las diferentes técnicas y procedimientos de la metodología de la investigación científica. La estrategia de investigación dirigida es principalmente apropiada para implementar en los trabajos prácticos de laboratorio con experiencias nuevas o recuperando las que muestra la historia de las ciencias.

-

Las características en esta estrategia son: 1. Desarrollar experiencias de las que surjan problemas o situaciones problemáticas que el alumno sienta como tales intelectual y afectivamente. 2. Delimitar y clarificar los problemas para que el alumno dé explicaciones e hipótesis y que puedan interesarle acerca del mismo. 3. Buscar datos en materiales y experiencias que lo guíen para hallar respuestas a las hipótesis. 4. Reelaborar, si es necesario, las hipótesis planteadas. 5. Aplicar las ideas elaboradas y de esta forma comprobar su validez.

Subyace en esta propuesta una visión de ciencia relacionada con la Nueva Filosofías de las Ciencias (NFC), (ver capítulo 1, módulo 1), una actitud científica abierta, comprensiva, sin prejuicios y que ponga a prueba las ideas.

-

Los momentos de la clase son los siguientes:




En un primer paso se elige un objeto de estudio en función del cual se plantea con uno o varios problemas. La situación problemática planteada por el docente debe ser de interés y relevancia para los alumnos, de tal forma que los motive. En un segundo momento se expresan las ideas de los alumnos al analizarla se emiten hipótesis y se planifica la investigación. Se busca favorecer un estudio cualitativo de la situación problemática para ir tomando decisiones que permitan acotar el problema, y operativizar qué es lo que se busca; en este momento, Un dato los estudiantes pueden manifestar sus concepciones y conocimientos previos. Todo ello se produce a través de Un caso particular dentro trabajos grupales con intercambio de ideas entre los de estas “estrategias es el alumnos, durante los cuales el docente los guía para que tratamiento de situaciones encuentren las variables de análisis y sus posibles problemáticas abiertas que los relaciones; al mismo tiempo los ayuda a conjeturar y a alumnos puedan considerar de predecir la forma de comprobar las hipótesis con interés” (Gil Pérez D. y otros, estrategias específicas. Durante este período es 1999, ¿Puede hablarse de adecuado incorporar la nueva información a través de consenso constructivista en la experimentos, lecturas, encuestas, visitas u otros educación científica?, recursos y luego interpretar los resultados obtenidos. Enseñanza de las Ciencias, 17 Aquí se da el espacio más importante para la (3), 503-512). Si bien los conceptualización. autores

Como un tercer momento y como consecuencia del período anterior, se expresan y comunican dichos resultados y análisis. Esto ayuda a compartir las ideas de los diferentes grupos y respeta la diversidad de propuestas. El análisis de los diferentes resultados de los grupos permite comparaciones entre ellos, formulación de nuevas conjeturas y hasta el replanteamiento del proceso.

elaboran

esta

propuesta de “programa guía” para Física y Química, creemos que

podemos

utilizarla

Biología.

En cuarto lugar y a partir de lo anterior se hacen recapitulaciones, síntesis e identificación de los conceptos usados y del proceso seguido, esto lleva a un proceso de metacognición y reflexión como el que explicábamos en el capítulo dos, en el que el alumno analiza qué conoció y con qué proceso lo fue haciendo. La quinta etapa es aplicar lo aprendido a nuevas situaciones y si es posible realizar alguna actuación en el medio. Se hace manejo reiterado de los nuevos conocimientos en una variedad de situaciones, proponiendo transferencias, síntesis, elaborando productos y concibiendo nuevos problemas. En general, una forma de mostrar la secuencia de los contenidos conceptuales y procedimentales del currículo, a través de esta metodología, es la “V de Gowin”. Más adelante lo explicaremos.


en



Por ultimo, se podría aplicar la investigación dirigida en los problemas de genética (efecto causa) vistos en el capítulo anterior o cuando recreamos el proceso histórico.

La exposición del docente

Igualmente, la exposición del profesor permite la construcción del conocimiento en el aula. Contrario a lo que muchos piensan, con una adecuada exposición podemos provocar un proceso constructivo y un aprendizaje significativo. Como expresan Pozo y Gómez Crespo (1998), la teoría de Ausubel es la que explica la necesidad de tener en cuenta un significado lógico y uno psicológico. Esta teoría del aprendizaje verbal significativo sostiene que son dos los elementos que influyen en el aprendizaje: los conceptos ya aprendidos y la organización del nuevo material. Se aprende de modo significativo cuando se relaciona de forma no arbitraria y sustancial, lo nuevo con lo que el alumno ya sabe. Por ello, el material debe poseer significado en sí mismo, estableciendo relaciones entre sus partes. Pero además el alumno debe estar dispuesto a aprender y poseer estructuras cognitivas es que contenga ideas “inclusoras” con las que puedan relacionar lo que presenta el material. Esto asegura el significado psicológico. Al aprender, el alumno debería transformar el significado lógico en psicológico, es decir, asumir como propios los significados científicos. Ir acercando progresivamente las ideas de los alumnos a los significados científicos es el propósito fundamental de esta estrategia. Estos se encuentran en la estructura conceptual de la disciplina.

-

Las características en esta estrategia son: 1. Compartir la idea de que es compatible la estructura conceptual del alumno y la estructura conceptual de la ciencia, de tal forma que se puede transitar de una hacia la otra. 2. Reconocer que este proceso solo puede ocurrir con adolescentes que tienen un cierto desarrollo cognitivo y algún manejo de la terminología científica. 3. Iidentificar que los conceptos se construyen por procesos de diferenciación (de lo general a lo específico) e integración (de lo específico a lo general) con otros. 4. Tener en cuenta que el eje del currículo es la lógica de la disciplina y su estructura jerárquica.



-


Los momentos de una clase para esta estrategia implican: •

Una primera etapa donde se presentan los objetivos y un “organizador previo”, que corresponde a un planteo sincrético y general del tema -que permita tender un puente entre lo que el alumno ya sabe y lo que necesita saber-, así como dar pie a la diferenciación de las ideas que lo integran. Esta presentación inicial ayuda a identificar el contexto del tema a tratar y ubica al alumno.

•

En una segunda etapa, se presenta el material de trabajo a través de lectura, exposición, discusión, etcétera. En todo momento el docente va dejando en claro las relaciones conceptuales que se van estableciendo, el orden lógico del aprendizaje y la relación con el organizador.

•

En la tercera etapa, se retoma lo visto para elaborar una reconciliación integradora, se realiza un enfoque crítico de lo visto y se establecen relaciones con otros temas del currículo. Para mostrar la estructura conceptual, suelen usarse “mapas conceptuales” en los diferentes momentos. Más adelante los explicaremos.

La construcción guiada Una propuesta actual que acompaña la exposición en las diferentes estrategias vistas es la construcción guiada del conocimiento. Surge como ámbito de investigación que genera recomendaciones para “hacer” ciencia y “hablar” la ciencia en el aula. Parte de los siguientes supuestos: •

La enseñanza es una ayuda para aprender (andamiaje). Se debe generar una lógica de la interacción que se aproxime a la lógica del contenido, vigilando que no se aparte del patrón temático y del de la actividad, previstos en la UD.

•

El conocimiento se construye de forma individual y en la interacción social. Por ello se debe pensar en actividades de los dos tipos.

•

Las interacciones a través de la conversación influyen en la construcción de un conocimiento. Así, el diálogo se puede usar para hacer el seguimiento del grupo: comprobar la interpretación, controlar el progreso propio y del grupo, comparar niveles de comprensión: ir legitimando y valorando los diferentes niveles de realización de la actividad para poder progresar. También deberán hacerse cierres parciales y recapitulaciones en diferentes momentos, en




función del conocimiento mínimo y asimismo importa justificar lo que se hizo, darle fundamento contextual al aprendizaje y retomar los objetivos. •

Se deben retomar los conocimientos previos, el lenguaje y las formas de habla del grupo, tanto en el diagnóstico como a lo largo de toda la clase.

•

El docente, en el diálogo, debería detectar y hacer público lo que el alumno sabe y cómo llegó a conocer lo nuevo (actividades de meta-análisis), responder a las dudas de los estudiantes y resolver malentendidos, también generar el planteo de interrogantes por parte del estudiante. Asimismo intentará saber lo que el otro piensa para valorar su comprensión y ayudarlo a superar lo que no se entiende. Es aconsejable evitar preguntar sobre lo que ya se sabe -preguntas retóricas- y el juego de adivinanza de términos. Deberá realizar afirmaciones que inviten a la réplica o a los desacuerdos, invitar a la elaboración y a la reflexión sobre lo que se afirmó; generar conflicto con las ideas previas que sean erróneas, usar los silencios adecuadamente y admitir la duda.

•

Planificar, realizar y evaluar las formas del lenguaje más apropiadas para la ciencia: debate, indagación, refutación, argumentación, planteo de hipótesis, inferencia, comparación, explicación, descripción. Buscar que los alumnos utilicen adecuadamente el lenguaje de acuerdo al contenido que desean aprender. Planificar o prever el tratamiento lingüístico en la clase.

En el capítulo siguiente (6) trataremos el problema de la comunicación en el aula y le daremos un marco más amplio a los conceptos de los párrafos anteriores.

Una reflexión sobre las estrategias Es importante comprender que todos las estrategias presentadas, como las recomendaciones del marco constructivista en que se ubica, no pretenden ser una receta de pasos a seguir, sino indicaciones genéricas que llaman la atención sobre aspectos esenciales en la construcción del conocimiento científico. Tampoco son excluyentes, ya que por ejemplo tanto el cambio conceptual como la investigación dirigida requieren en determinados momentos de la explicación del profesor para hacer cierres, justificaciones o contextualizaciones de los aportes de los alumnos.




Presentación de la secuencia de contenidos

¿Cómo podemos ordenar y mostrar la secuencia de los contenidos?

Una vez elegida la estrategia de enseñanza debemos secuenciar los contenidos. Las estrategias de cambio conceptual requieren la identificación principalmente de contenidos conceptuales (conceptos, principios, leyes o modelos) y del cambio a provocar. Dicho cambio se ubica en una secuencia jerárquica determinada principalmente por la lógica de la disciplina. Como esta postura sostiene que la construcción del conocimiento, en el alumno, ocurre en forma análoga a lo que sucede en las ciencias, se suele recurrir a la historia de las ciencias para armar la secuencia y trabajar con los conflictos en los momentos en los que se producen modificaciones en el paradigma vigente. Los de investigación dirigida organizan los temas en función principalmente de los contenidos procedimentales, de esta forma ordenan las problemáticas a investigar. A partir de ellas, reubican la secuencia de contenidos conceptuales. Por último, la exposición y la construcción guiada del conocimiento requieren determinar los conceptos o grupos conceptuales más inclusores, sus conceptos derivados y las relaciones entre ellos. En general podemos decir que la secuenciación corresponde a una distribución en el tiempo de los diferentes tipos de contenidos; para ello, debemos identificar los niveles de complejidad que pueden adquirir. Ya hemos discutido que pensar en un currículo flexible y en una propuesta constructivista, requiere ir haciendo aproximaciones sucesivas a los conceptos, principios, teorías o metodologías. Es como pensar en diferentes formulaciones cada vez más complejas y qué tipo de aprendizaje esperamos en los distintos momentos. Como usted ya vio en el capítulo 4, para el diseño de la UD se requiere de un organizador (eje), elegido acorde con las finalidades e ideas-fuerza o matriz. Es decir, que la secuenciación depende de la estructura elegida para la UD. Por ejemplo, ver si tomaremos ciencia pura o aplicada, si será una secuenciación disciplinar o interdisciplinar, si el enfoque será histórico, evolutivo, sistémico o taxonómico, entre otras decisiones.




¿Los contenidos se formulan siempre igual? Los contenidos en la secuencia, los podemos formular como preguntas cada vez más abarcativas –como es el caso de este curso-, en las que las respuestas a las iniciales son requisito para las que siguen. Veamos, desde el capítulo 1 al 4 nos preguntamos sobre la estructura y la dinámica de la información genética a nivel molecular, celular, individual y generacional. Justificamos esta elección porque pretendíamos transitar el camino desde las estructuras microscópicas a las macroscópicas. ¿Cuál es la estructura y dinámica de la información genética a nivel molecular? ¿Cuál es la estructura y dinámica de la información genética a nivel celular? ¿Cuál es la estructura y dinámica de la información genética a nivel individuo? ¿Cómo se trasmiten los caracteres hereditarios de una generación a la siguiente? Quizás, para sus alumnos, el camino pueda ser el inverso, ya que se puede partir de los caracteres manifiestos en las estructuras biológicas y comenzar a preguntarse: ¿Cómo se trasmiten los caracteres hereditarios de una generación a la siguiente? ¿Qué estructuras y funciones permiten en cada individuo trasmitir la información genética? ¿Cómo interviene cada célula en la dinámica de la transmisión de la información genética? ¿Cómo se explica desde el nivel molecular la dinámica de la transmisión de la información genética? Otra forma, es presentar afirmaciones de los temas, a manera de proposiciones o hipótesis de progresión. Se establece una secuencia de afirmaciones que van ampliando su nivel de complejidad. En el primer nivel, generalmente se incluyen las ideas previas esperadas, en el segundo nivel se incluye una explicación más conceptual que, en el tercer nivel, se podrá especificar más. Por ejemplo, en un primer nivel de análisis del tema evolución se puede partir de la afirmación “todo individuo descendiente de otro se le parece”. Esta afirmación implicará el desarrollo de ideas generales sobre herencia, evolución y un análisis microscópico del problema a partir de experiencias y hechos familiares para los alumnos, como observar parecidos entre padres e hijos. Al tratar de incorporar los conceptos necesarios para dar una explicación (más precisa y amplia) de la afirmación anterior, se puede organizar el desarrollo del contenido desde una proposición con un segundo nivel de elaboración, como “todos los seres vivos tienen algunas estructuras




y cumplen algunas funciones que les permiten pasar una información de una generación a otra”. Y así con los niveles sucesivos. Estas proposiciones generales las puede presentar el docente e ir trabajando con los alumnos sobre su explicación y justificación, de esta forma surge la necesidad de desplegar gradualmente los diferentes temas. Otro caso sería presentar las mismas afirmaciones pero contenidas en una situación problemática que de pie a la formulación de una respuesta hipotética cuya comprobación, por búsqueda de información o en forma experimental si se pudiera, permita el desarrollo de los diferentes temas. No obstante, ya sea que lo presentemos como interrogación o como afirmación, la forma elegida estructura la continuidad y la progresión de los conceptos. Todas ellas implican una jerarquización, es decir, se va respondiendo a las preguntas; ¿qué se debe saber antes? y ¿desde qué ideas previas de los alumnos partimos?

¿Cómo mostrar la jerarquía planificada?

Mapas y diagramas conceptuales Cuando dicha jerarquía respeta la lógica de la disciplina, en general representa a través de mapas conceptuales. Los mismos, muestran un corte en momento dado o toda la trama de relaciones y sus diferentes caminos construcción, en este último caso, más que de mapas conceptuales, se habla diagramas conceptuales y representan los contenidos académicos.

se un de de

Retomando los mapas conceptuales, como usted sabrá, parten de conceptos o proposiciones y poseen palabras de enlace. A veces, también se agregan ejemplos y conexiones cruzadas. Si lo usamos para expresar la jerarquización de los contenidos a enseñar, lo importante es mostrar las relaciones de subordinación y supraordenación entre conceptos. Esto significa determinar qué conceptos se derivan de uno más general y cómo se integran y relacionan unos con otros. Implica un corte en el tiempo, ya que cambian con la propuesta de planificación, acorde al momento de aprendizaje de los alumnos. Usado en el diseño de la UD, muestran la organización de contenidos que propone el docente y la ruta que se desea posibilitar a los alumnos. Debemos aclarar que esto último es motivo de otra explicación y reflexión que retomaremos al hablar de actividades y de comunicación en el capítulo siguiente. Durante las clases, el mapa conceptual, confeccionado por el profesor antes de iniciar la actividad, puede ser expuesto a los alumnos, ser motivo de discusión o de interrogación guiada para hacer una reflexión sobre lo visto, entre otras formas. Es decir, que lo podemos usar tanto en el diagnóstico como en el cierre o seguimiento de las clases. Pero en todos los casos, no debemos perder de vista que es “nuestra propuesta”, la cual puede variar por la acción de las múltiples condicionantes de la




situación didáctica. Con esto queremos expresar, que en todos los casos, es una representación personal que se entiende cabalmente si la explica quien la hizo. Esto relativiza su uso en la planificación. No obstante, es una herramienta útil para jerarquizar los contenidos, principalmente los conceptuales. Si queremos a su vez mostrar la secuencia de aprendizaje podemos elaborar algo similar a lo presentado en el esquema siguiente.

Esquema de jerarquía conceptual, adaptado de Coll (1990).

En el esquema de jerarquía conceptual se representan con letras la secuencia descendente, partiendo de contenidos más generales e inclusores a más específicos, pasando por conceptos intermedios. Con los números (conectores) se indica el posible orden de presentación y de relaciones entre los contenidos, es decir, la secuencia de aprendizaje. Para expresar los conectores, se recomienda pensar en lo siguiente: ¿cuáles son las preguntas claves a la que responde el conocimiento de la disciplina que enseño?, ¿cuáles son los conceptos clave que la sustentan?, ¿qué métodos de investigación se emplean para generar nuevos conocimientos?, ¿cuáles son las respuestas que formulo a las preguntas clave?, ¿qué juicios de valor hago intervenir a la hora de dar dichas respuestas?. Posteriormente, para secuenciar estos conceptos elegidos, debemos tener en cuenta que los alumnos puedan aprenderlos significativamente, o sea, que dispongan de conceptos previos en su estructura cognitiva que permitan ir relacionando con los nuevos. Además, ordenar los contenidos de tal forma que los conceptos inclusores queden al comienzo e ir avanzando hacia los más específicos. Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



Mostrar las relaciones entre ellos. En este caso, se pueden usar ejemplos o demostraciones empíricas para la presentación inicial de los conceptos. En última instancia, el mapa debe permitir al docente y a los estudiantes captar el significado de los temas que se van a aprender. Por ello es muy usado en las estrategias expositivas. Por ejemplo, podemos construir un mapa para jerarquizar parte de los conceptos vistos en el capítulo anterior (4) e incluidos en el glosario que le presentamos. El concepto más general del cual partiremos es genoma humano. Una posibilidad de estructura sería:

Genoma humano

Ubicación

Estructura

Conforma un

Función

Se manifiesta en

En cada célula Genotipo

Fenotipo

Transformación Control Regulación

Dentro Cromosoma

Consiste

Ocurre en

en Con una

Niveles

Secuencia

Estructural y

de genes

funcional

Macroscópico y Microscópico

Muchas veces se habla del currículo en espiral como una manera de ir mostrando los diferentes niveles de complejidad en que se trata un tema o conjunto de ellos. Podemos usar los mapas conceptuales para dicha representación ¿cómo? Haciendo una secuencia de mapas que muestren cómo van cambiando las relaciones, las jerarquías y los niveles de definición de los conceptos a lo largo del año, en dos o




tres momentos. Esto implicaría pensar cómo se irían retomando los diferentes contenidos ya tratados y sus diferentes niveles de formulación. De esta forma, se hacen aproximaciones sucesivas. También se puede expresar en proposiciones sucesivas o con preguntas cada vez más complejas. Por supuesto, previamente el eje elegido para la UD, debe permitir este tratamiento. El docente puede usar el mapa tanto para diseñar la estructura del campo de conocimiento como para una actividad, o lo puede usar el alumno para resolver una actividad o simplemente para estudiar.

La V de Gowin Otra forma consiste en mostrar la secuencia de contenidos a través de la V de Gowin, que posibilita construir un paralelo entre los contenidos conceptuales y procedimentales. Su representación es la siguiente: Dominio metodológico

Dominio Conceptual

c

Es necesaria la interacción

Filosofías

Juicios de valor sobre

Entre los dos lados de la V

Teorías

Cuestiones

Son

básicas

respuesta a

Afirmaciones de conocimiento

Resultan de Principios y Leyes, Relaciones entre

Orienta, confirma,

procedimiento experimental

o refuta Datos

Conceptos Dan sentido

Acontecimientos (fuentes de evidencias)




Esquema de la adaptación del diagrama de V. Lama Alcalde, M., Carnicer Murillo J.Carrasquer J. y Martinez (1995).

Como podemos observar, en el eje de la izquierda se representa el dominio conceptual o estructura semántica de la disciplina y en el de la derecha, el metodológico o estructura sintáctica. En el vértice de la V están los hechos, sucesos, objetos, acontecimientos o fenómenos de interés ya experimentados o aprendidos. Su realización parte de una pregunta inicial o cuestionamiento básico que se resolverá a través de una experimentación propia o tomada de un texto. En general, estas preguntas se eligen en el marco de una teoría. A partir de aquí se desciende por la V, delimitando el proceso experimental que permitirá corroborar la afirmación o hipótesis elaborada para responder al interrogante. El marco teórico va permitiendo confirmar, revisar y delimitar el diseño, la recolección de datos y su interpretación, sacando a la luz los conceptos involucrados. Podemos usarla igual que los mapas conceptuales para secuenciar contenidos de una UD o para organizar actividades. Es apropiada para representar la secuencia cuando la estrategia de enseñanza elegida es de investigación guiada, no obstante el uso que podamos hacer de ella, depende de las características de las actividades. Por ejemplo, retomando lo visto en los capítulos 2 y 4 podemos armar la siguiente V para presentar el tema o para hacer una síntesis luego de haberlo desarrollado. En este caso la armamos a partir de una pregunta cuya respuesta requiere integrar conceptos relacionados con división celular (meiosis), reproducción sexual, genética y evolución.




Dominio metodológico

Dominio conceptual

¿Por qué no son idénticos los hermanos entre sí y con sus padres? Teorías -Evolución por selección natural. -Cromosómica de la herencia.

Es necesaria la interacción

Entre los dos lados de la V

Principios –Cada pareja de caracteres se segrega durante la formación de gametas. -Durante la formación de gametas los alelos de un gen se segregan independientemente de los alelos del otro gen. -Durante la meiosis los cromosomas homólogos se distribuyen al azar. -Durante la meiosis hay intercambio genético.

Juicios de valor La diversidad y variabilidad entre los organismos es importante para la sobrevivencia de una especie. Afirmaciones de

Cuestiones

Son

básicas

respuesta a

conocimiento Los organismos que se reproducen sexualmente producen descendientes no idénticos entre sí, con variaciones.

Orienta,

Resultan de

confirma,

Procedimiento experimental. Observación Armado de árboles genealógicos

o refuta

Conceptos

Dan

cromosoma gen meiosis gametos

sentido

Datos y Registros Antropología, genética. Biología molecular. Genética de poblaciones.

Acontecimientos (fuentes de evidencias) hermano 1 ojos claros, hermano 2 ojos oscuros, padres ojos oscuros

El ejemplo anterior puede formar parte de una actividad de exploración. En este caso la construcción de la V se inicia con una pregunta abierta que formula el profesor. A partir de allí, se realiza un razonamiento hipotético-deductivo e inductivo. La V se transita desde abajo hacia arriba por los dos ejes, como en el caso de la resolución de problemas teóricos con análisis histórico, como hemos hecho antes. También puede ser a partir de análisis de un problema empíricos (experiencias hechas a lo largo de la historia de las ciencias). Si la actividad es de invención, se requiere que la V se organice desde una pregunta exploratoria para que surja un concepto nuevo, el razonamiento es deductivo




y la V se llena primero del lado izquierdo y luego del derecho. Es decir, se plantea una experiencia a partir de la teoría. Por ejemplo, las que hicimos en el laboratorio para visualizar meiosis. Si la actividad es de aplicación, puede originarse en una pregunta de los alumnos sobre algo que quieren demostrar. En este caso, se llena por la derecha ya que el lado izquierdo se supone completo. En general, se puede usar la V para analizar las investigaciones expresadas en un texto, los experimentos hechos en el aula, la resolución de un problema o para hacer un resumen y análisis del procedimiento seguido.

El epítome Una tercera forma de mostrar una secuencia es empleando una de las herramientas que propone la teoría de la elaboración. Acorde a lo explicado por Coll (1990), esta teoría se propone una forma de secuenciar los contenidos en forma análoga a la cámara fotográfica. Como puede ver en el esquema siguiente, parte de un epítome inicial que se define como una presentación sincrética del contenido que se analizará. No es un resumen sino un panorama general. Por ejemplo, un epítome inicial para una parte de un programa de genética y evolución puede ser: “En la tierra hay gran diversidad de seres vivos, los cuales tienen semejanzas y diferencias, cuya explicación la encontramos al analizar la manera en que las estructuras biológicas se mantienen y cambian algunos de sus características a lo largo del tiempo”. La presentación de este epítome, puede ser acompañada por fotos, relatos, etc. Requiere que se tenga en claro el propósito y el enfoque que le daremos al tema. A partir de aquí, como un “zoom” de cámara fotográfica, comienza a desagregarse esa idea inicial y a abordar las diferentes temáticas que la componen. Se toma una, en nuestro caso las relacionadas con lo visto en el capítulo cuatro (Mendel), y se vuelve a retomar la idea inicial ampliando su visión. Este sería el primer nivel de elaboración. Luego se profundiza en otras nociones, por ejemplo las del capítulo tres y se regresa y amplia el epítome inicial. Y así sucesivamente, hasta llegar a las explicaciones moleculares. También puede ocurrir que el primer “zoom” lo hagamos con las problemáticas de evolución (retomando el aspecto temporal a que hace referencia el epítome inicial) y luego incursionemos por las explicaciones genéticas. Como puede verse en el esquema siguiente, cada etapa de elaboración (o zoom) puede tener en paralelo el tratamiento de diferentes temas. Lo importante es ir retomándolos a través de resúmenes y síntesis e ir ampliando el epítome.




Las dos etapas fundamentales en el diseño del contenido, desde esta perspectiva, son la construcción del mismo y la secuencia elaborativa. En general, el proceso de enseñanza pasa por las etapas de síncresis, análisis, síntesis, en sucesivas ocasiones. Con esta estrategia podemos mostrar los niveles de complejidad deseados para cada etapa, los contenidos fundamentales a enseñar y aprender y la secuencia elaborativa. (1) EPÏTOME

(2) Nivel 1 de elaboración

(2’) Otro nivel de elaboración

(2n) Otro nivel de elaboración

(3) Resumen, síntesis y epítome ampliado

(3’)Resumen, síntesis y epítome ampliado

(3n)

Resumen,

síntesis

y

epítome

ampliado del nivel 1 de elaboración

(4) Nivel 2 de elaboración

(5n) Resumen, síntesis y epítome (5) Resumen, síntesis epítome ampliado ampliado del nivel 2 deyelaboración

(4’) Otro nivel 2 de laboración

(5’) Resumen, síntesis y epítome

(4n) Otro nivel 2 de elaboración

(6) Niveles sucesivos de elaboración exigidos por los

(5n) Resumen, síntesis y epítome ampliado del nivel 2 de elaboración

RESUMEN Y SÍNTESIS FINAL

objetivos educativos

EPÍTOME TERMINAL

Esquema de la secuencia elaborativa, Coll (1990).

Pasemos ahora a desarrollar los temas de biología y a resolver actividades que nos permitirán transferir lo indicado anteriormente.




Contenidos de biología

Acerca de la idea de evolución biológica


El análisis de texto como estrategia didáctica puede ser también un buen disparador para identificar los saberes previos (en este caso los suyos, pero por supuesto también los de sus alumnos), establecer relaciones conceptuales, sus nexos con la vida cotidiana, etcétera. La siguiente actividad se refiere a las temáticas de genética (trabajada en el módulo I) y de evolución, la temática que comenzaremos en este capítulo. Por lo tanto esta actividad servirá para que usted evalúe sus saberes anteriores sobre este tema, así como para que diseñe una actividad de indagación de ideas previas para una UD sobre este tema.

1.

a) Realicen una lectura comprensiva del siguiente texto de nuestra autoría, que es una idea síncresis de la problemática de genética y evolución. b) Señale los conceptos que conoce y los que no conoce. c) Establezca relaciones entre los que conoce. d) Elabore un diagrama conceptual con los elementos de b) y c).

2.

Lleve su diagrama conceptual a la sección “Trabajos” de la plataforma de teleformación, porque su producción es necesaria para los otros cursantes, como la de ellos será necesaria para usted.

3.

Utilice varios de los diagramas conceptuales que aparecen en la sección “Trabajos” como si los hubiesen realizado sus alumnos en lugar de sus compañeros. a) ¿A partir de qué pautas –o criterios-, analizaría los diagramas conceptuales a los fines de valorar los conocimientos previos de sus supuestos alumnos? b) ¿En qué momento del desarrollo del tema retomaría lo que manifiestan conocer, no conocer o conocer mal? c) ¿Con qué hipótesis, incluiría esta actividad en sus clases? d) ¿De qué otra manera indagaría sus conocimientos previos?




e) Le sugerimos que intercambie sus resoluciones de los puntos 3. a), b), c) y d) con alguno de sus compañeros de curso. Elíjalos de la lista de “Usuarios” que se halla en la plataforma de teleformación.

Tomamos a la vida como algo natural, y en verdad lo es. Pero lo es, hasta el momento, sólo en el planeta Tierra si bien existen millones y millones de cuerpos celestes en el Universo... Aunque no seamos conscientes de ello, en algún lugar recóndito de nuestra memoria tenemos los recuerdos de nuestro primer contacto con el mundo vivo. También guardamos el descubrimiento de nuestro cuerpo, de nuestros padres, del cambio de las estaciones, y de un enorme desfile desorganizado de cientos de seres vivos: arañas, gatos, gorriones, sapos, flores, moscas, tiburones, árboles, … etc., etc. Hay también recuerdos de preguntas clave: ¿qué es la vida?, ¿qué es la muerte?, tal vez aún sin respuestas satisfactorias… Haciendo observaciones, preguntando, acumulando respuestas sobre el mundo natural hemos construido nuestro conocimiento sobre él y sobre la vida. LA VIDA Revisando un poco el tema de la vida y desde un punto de vista fundamental, podemos decir que en la naturaleza hay dos tipos de seres. Una clase consiste en objetos cuya estructura y comportamiento son básicamente inertes, ya que obedecen a las fuerzas físicas de un modo puramente mecánico (el agua de los océanos, las arenas de los desiertos, las rocas). La otra clase, formada por los seres vivos u organismos, está representada por una infinita variedad de animales, plantas, hongos y bacterias. A un nivel fundamental, lo inerte y lo vivo no son más que concentraciones de las mismas unidades de materia: protones, electrones y neutrones, que constituyen átomos con los cuales se arman moléculas. A pesar de que, a primera vista, la riqueza de especies que pueblan la Tierra puede parecer caótica o azarosa, resulta ser ordenada. Mirando bien, los organismos se relacionan unos con otros. Algunos, como por ejemplo pumas y leopardos, son notablemente similares. Otros, como algarrobos y pinos, son diferentes en un número de particularidades. Finalmente otros, como mariposas y lagartijas son tan diferentes, que su relación puede ser descubierta sólo luego de observaciones detalladas. Explorados con el auxilio del microscopio, como sabemos, la gran mayoría de los seres vivos están formados por las unidades microscópicas conocidas como células; ellas representan, entonces, la unidad en la enorme diversidad biológica. Para llegar a este conocimiento fue necesario el perfeccionamiento de los microscopios y el estudio de una cantidad de especies tanto vegetales como animales. Así, en el siglo XIX, se fundó la "teoría celular" resultado de una larga serie de trabajos y de intuiciones preparatorias, que




indica que todos los organismos están compuestos por células y que toda célula procede de otra célula. Por mucho tiempo, esta teoría fue válida para definir la vida. Pero modernamente, se considera que el secreto de la vida yace en una molécula: el ácido desoxirribonucleico (ADN), la sustancia de los genes. En su estructura química están, como en un programa de computadora, las imprescindibles instrucciones para las actividades del organismo, instrucciones que especifican desde qué puede hacer, cómo será su estructura interna y externa, hasta cómo actuará ante diversas circunstancias. Esto distingue, entonces, a lo vivo de lo inerte: la presencia de un programa innato. Comprender la dinámica de esta molécula y los avatares del procesamiento de su información es elemental para comprender la vida. De ella dependen la persistencia de la célula, de los organismos y, en última instancia, de todas las especies biológicas. Otra característica que separa claramente a los seres vivos de los inertes es que se reproducen, es decir, producen nuevos organismos más o menos similares a ellos mismos. Esto significa que tienen una herencia, un conjunto de instrucciones que especifica las propiedades de sus descendientes. Estas instrucciones, como dijimos, están en el ADN, molécula que tiene en sí la maravillosa capacidad de reproducirse. En este marco, los virus no quedan excluidos de la vida, ya que son seres muy simples, acelulares (no constituidos por células), formados por una cubierta de proteínas y un ácido nucleico, que requieren del aparato celular de otros organismos para reproducirse. CONTINUIDAD Y CAMBIO Se establece entonces una continuidad en la vida, lo que significa que los individuos (unicelulares o multicelulares) se reproducen, generando nuevos individuos que llevarán los rasgos básicos de sus progenitores, manteniendo en el tiempo, de este modo, la homogeneidad de las especies a las que pertenecen. Es natural que las características se hereden y que exista estabilidad en el origen y desarrollo de los organismos. La adaptación al medio que tienen los organismos es muy precisa y algún cambio podría desbalancear el equilibrio en el que mantienen su vida. En otro contexto, sería como tener un reloj que funciona bien, cambiarle una pieza por otra de otro reloj, y conseguir que nuestro reloj siguiera andando bien… Esta continuidad, sin embargo, no es tan rigurosa. A nadie extraña que, en los seres más complejos que normalmente tienen reproducción sexual, haya variabilidad suficiente como para que no haya dos seres vivos de la misma especie exactamente iguales, ni aún los gemelos humanos. Esta variabilidad, basada en factores internos -como variaciones en el ADN- o externos –como la influencia del lugar en donde viven, de cómo se alimentan, etc.-, no afecta la esencia de su vida, ya que las características primordiales se mantienen en las distintas generaciones. De lo contrario, sus individuos morirían y, en consecuencia, las especies se extinguirían.




Y sin embargo, esto es lo que ha ocurrido a lo largo de la historia de la Tierra. Si bien los individuos se reproducen de forma bastante exacta, hay factores diversos que hacen que, a lo largo del tiempo geológico de nuestro planeta, se produzcan cambios genéticos en las innumerables generaciones y generaciones que forman las especies. Es así que muchísimas especies que han vivido en épocas pasadas, se han extinguido y fueron reemplazadas por otras diferentes. Es decir, que los seres vivos, en el tiempo, fueron cambiando de tal modo que los descendientes terminaron siendo distintos de los progenitores, adquiriendo nuevas características que les permitieron abordar nuevos desafíos, en nuevos ambientes o en nuevas circunstancias; en otra palabras, han evolucionado. En este juego de vida y de muerte, de origen y de extinción, se ha llegado a producir la increíble variabilidad de seres vivos que hoy habitan la Tierra. A la continuidad hereditaria, que permite la permanencia de la vida y sin la cual no sería posible, entonces, se le opone el cambio evolutivo. La evolución modifica las especies en el tiempo, así pueden y pudieron adoptar nuevas formas y funciones y colonizar los lugares más recónditos de la Tierra. En síntesis, la similitud intrínseca de los seres vivos, basada en la existencia de un programa hereditario similar y en la común presencia de la célula como unidad organizativa, relaciona a todos los seres vivos: por más distintos que parezcan, su esencia es básicamente la misma. Su historia general puede ser trazada a partir de un ancestro común a partir del cual todos los organismos han evolucionado. Como dijera Carl Sagan: "La biología se parece más a la historia que a la física. Hay que conocer el pasado para comprender el presente. Y hay que conocerlo con un detalle exquisito".

Cuando usted realiza con sus alumnos una actividad de indagación de ideas previas, será importante que aproveche este encuentro para registrar el nivel de conceptualización de los temas nuevos y de las ideas previas, tanto de los conceptos como de las relaciones, ya que a partir de ellos podrá realizar una selección de contenidos más adecuada a su realidad. Así también podrá cotejar esta realidad con lo que usted tenía previsto enseñar. Usted puede guardar esta información hasta el final del año y volver a realizar la misma actividad para comparar el cambio que se produjo al trabajar estos temas y valorar los logros obtenidos. Ahora sí comencemos con el desarrollo de los contenidos de biología de este capítulo. Como lo venimos realizando en cada capítulo, nos ubicamos en la generalidad de la temática biológica a través de interrogantes claves: - ¿Han evolucionado las especies a lo largo de la historia geológica?




- ¿Cuáles fueron los avatares históricos de la teoría de la evolución? - ¿Cuáles son las evidencias de la evolución? - ¿Cómo se transmiten los genes en las poblaciones estables? - ¿Cuál fue la historia de la teoría evolutiva propuesta por Darwin? - ¿Cómo se puede cambiar la estructura genética de las poblaciones? - ¿Existe la herencia lamarckiana? Podemos visualizar esquemáticamente esta pregunta en el diagrama que aparece a continuación:

¿Cuál es la dinámica de la información genética a nivel poblacional?

CONTINUIDAD

CAMBIO

¿Han evolucionado las especies a lo largo de la historia? Evidencias de la evolución Desarrollo histórico del concepto de evolución

¿Cómo se transmiten los poblaciones Equilibrio Hardy -

Weinberg

¿Cómo se puede cambiar estructura genética de poblaciones Fuerzas?evolutivas primarias Mutación, deriva génica, flujo génico, apareamiento no al azar, selección natural Herencia lamarckiana




¿Han evolucionado las especies a lo largo de la historia geológica?

Para entender la adaptación y la especiación podríamos estudiar primero la especiación y luego la adaptación o viceversa, o estudiarlas juntas; es decir podríamos seguir cualquiera de las secuencias mencionadas. Pero quizá la manera más rica de hacerlo es siguiendo la forma como se ha generado el conocimiento, esto es, rehaciendo históricamente los descubrimientos. La propuesta anterior coincide con la visión didáctica que sostenemos en este módulo. En el caso de la evolución, el mecanismo propuesto por Darwin plantea que los organismos se adaptan a su ambiente por medio de la selección natural. Este fue el primer gran cambio en la concepción del proceso evolutivo. Por lo tanto estudiaremos primero los fenómenos y los mecanismos de la evolución para posteriormente introducir aquellos relacionados con el fenómeno de la especiación. La evolución de todos los organismos que viven sobre la Tierra a partir de ancestros comunes, que vivieron en el pasado se encuentra en el centro de la genética, la bioquímica, la neurobiología, la fisiología, la ecología y otras disciplinas biológicas. Este concepto ayuda a explicar la aparición de nuevas enfermedades infecciosas, el desarrollo de resistencia a los antibióticos por parte de las bacterias, las relaciones entre plantas y animales domesticados y sus parientes silvestres, la composición de la atmósfera terrestre, la maquinaria molecular de la célula, las similitudes entre los seres humanos y los primates, y una cantidad innumerable de fenómenos biológicos y físicos. Como dijera el gran genetista y evolucionista Theodosius Dobzansky en 1973: “Nada tiene sentido en biología, salvo bajo la luz de la evolución”. A pesar de ello, la enseñanza de la evolución en la escuela es, aún, controvertida. Muchos la objetan porque contradice los preceptos religiosos, que indican el origen del Universo, de la Tierra, de los seres vivos y del hombre de la mano de Dios, de una manera particular de acuerdo a la religión de que se trate. Sin embargo, la religión y la ciencia son diferentes campos de la experiencia humana. Cada religión tiene sus principios y sus textos que explican la realidad desde su óptica. La ciencia, en cambio, se basa exclusivamente en las evidencias que pueden probar si una teoría explica algún aspecto de la realidad; por ello, se modifica continuamente en función de nuevas evidencias. Las explicaciones que no se basan en evidencias empíricas, como las explicaciones religiosas, no forman parte de la ciencia. Por la religión, se cree. Por la ciencia, se conoce. ¿Por qué es importante enseñar evolución en la escuela desde una perspectiva científica? Desde luego que muchas preguntas en clases de Biología pueden ser Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



contestadas sin mencionar la evolución: ¿por qué vuelan los pájaros?, ¿por qué ciertas plantas pueden vivir en los desiertos?, ¿por qué los hijos se parecen a sus padres? Respectivamente cada una de estas preguntas puede contestarse por las leyes de la aerodinámica, por la forma en que las plantas acumulan y usan el agua y por los mecanismos de la herencia. Las respuestas a estas preguntas conducen a los estudiantes a preguntas más profundas: ¿por qué esos fenómenos se produjeron de esa manera y no de otra?, ¿cuál es la ventaja de que las aves vuelen?, ¿por qué las plantas de desiertos difieren de las otras?, ¿por qué un individuo tiene una particular dotación de genes? Para contestarlas hace falta un contexto histórico, un marco de referencia que reconozca el cambio a través del tiempo. Los estudiosos de la naturaleza siempre han indagado estas cuestiones y a lo largo del tiempo hubo dos observaciones que han demostrado ser especialmente intrigantes. •

La primera de ellas tiene que ver con la sorprendente diversidad de la vida: ¿por qué hay tantas clases diferentes de plantas, animales, hongos y microorganismos en la Tierra? En realidad, su exacta cantidad es incierta, pero se calcula en unos 2.000.000 de seres. ¿Qué procesos han originado tanta variedad de vida?

•

La segunda pregunta involucra lo opuesto: ¿cómo se pueden explicar las similitudes que existen entre los organismos? Hay parecidos claros entre

especies relacionadas, pero aún en especies no relacionadas hay muchas características estructurales y funcionales en común. Cuando la biología experimental moderna estudió estos procesos a escala celular y molecular, aportó nuevos datos acerca -de que de las bacterias a las levaduras, de las ratas a los hombres-, todas las criaturas vivientes usan idénticos mecanismos bioquímicos y aún comparten genes semejantes aunque no se parezcan en absoluto. El concepto de la evolución biológica contesta ambas preguntas fundamentales. La relación entre los seres vivos se debe a que todos los seres vivos proceden de ancestros comunes. Como su palabra lo indica, estos son antepasados o ascendientes remotos que ostentarían características primitivas con relación a descendientes más modernos con caracteres derivados o evolucionados. La gran variedad entre los organismos actuales se interpreta como una diversificación en el tiempo, para ocupar diferentes nichos ecológicos y aprovechar todos los recursos disponibles en la Tierra. También explica algunas de las particularidades del mundo físico en el que vivimos, como por ejemplo la cantidad de oxígeno en la atmósfera. La gestación de estos procesos en el tiempo es lenta, y su enseñanza, también.




La evolución es un concepto estructurante que los biólogos usan para entender el mundo natural. Enseñar biología sin la evolución despoja a los estudiantes de un principio poderoso que otorga gran coherencia y orden a nuestra aproximación a la vida. La enseñanza de la evolución otorga una visión integradora de la Biología y un valor práctico. Entender la evolución ha sido importarte para encontrar y usar recursos naturales, como los combustibles fósiles, y será indispensable para que las sociedades humanas establezcan relaciones sustentables con el medio natural. Ya no se debate acerca de la realidad de la evolución en la comunidad científica actual. Algunos detalles sobre cómo opera o cuáles son los procesos que intervienen en cada caso, aún se investigan, pero no se pone en duda la pertinencia de la evolución para explicar la historia de la vida sobre la Tierra. La historia de la evolución es un capítulo fundamental de la revolución científica que ha ocupado los últimos cuatro siglos. El rasgo central de esta revolución fue el abandono de muchas nociones de estabilidad de manera sucesiva: de suponer que la Tierra era el centro del Universo, a saber que es un planeta más del Sistema Solar; de afirmar que sus continentes eran estáticos, a estar al tanto de que ellos se mueven en diversas direcciones; de creer que los seres vivos no cambiaban a lo largo del tiempo, a tener evidencias de que evolucionan. Por último, el concepto de evolución tiene una capital importancia en educación, lo cual va más allá de un esclarecimiento científico. El mundo actual, en sí mismo, tiene una impresionante velocidad de cambio. Comparativamente, los niños y los jóvenes de hoy enfrentarán más experiencias nuevas y condiciones diferentes que aquellas que sus padres o sus profesores han enfrentado en todas sus vidas. El cambio es básico en nuestro entendimiento del mundo actual. Aceptar la posibilidad del cambio, y ver al cambio como promotor de una oportunidad más que como una amenaza, es el mensaje silencioso y el desafío que nos trae la evolución. Como decía Heráclito: “No hay nada permanente, excepto el cambio”.

¿Cuáles fueron los avatares históricos de la teoría de la evolución hasta Darwin?




Charles R. Darwin (1809-1882) enunció una teoría de la evolución basada en la selección natural. Aunque no fue el primero en proponer que los organismos cambian en el tiempo, fue el primero en acumular una gran cantidad de evidencias y en proponer un mecanismo válido por el cual la evolución se puede producir. La idea de evolución apareció casi paralelamente con la biología moderna, en los siglos XVI y XVII. Pero esta idea fue rechazada por la mayoría de los intelectuales, quienes se mostraban a favor de la inmutabilidad de las especies, o sea la idea de que las especies no cambian. Para comprender el significado de esta teoría, paradigma actual de la biología, es importante repasar el contexto socio-histórico y el ambiente intelectual de la época en que fue formulada. Veamos un poco de su historia antes de Darwin.

El fijismo Por varios siglos, la idea prevaleciente era que todos los seres vivientes presentaban semejanzas y diferencias perfectamente calculadas desde su creación. De acuerdo con las Escrituras, Dios los habría creado a la vez, en un acto único de creación. Esta posición es conocida como fijismo ya que no se acepta que las especies cambian en el tiempo ni que en la actualidad existan especies que no existieran en épocas anteriores, sino que están fijas en su forma desde su creación. Por otra parte, hasta finales del siglo XIX, muchos biólogos creían en la jerarquía natural sostenida por Aristóteles (384-322 AC): “todos los seres vivos podían ordenarse jerárquicamente, los organismos más simples ocupan el peldaño inferior mientras que el hombre ocupa el peldaño más alto”.

La idea de cambios con el tiempo El primero en proponer que las especies podían sufrir cambios en el curso del tiempo fue Georges-Louis Lecrec, conde de Buffon (1707-1788). Creía que el mundo era más viejo de lo que se suponía y que las especies cambiaban; por eso fue acusado y se retractó de todo lo dicho, renunciando a todo lo que atañía a la formación de la Tierra y a todo lo que chocara con la narración de la Biblia. Sin embargo, lo fundamental en su tesis estaba ya flotando en los ambientes ilustrados de la época: la idea de una continuidad de la Naturaleza. En realidad fueron los geólogos quienes favorecieron el camino hacia la evolución, especialmente James Hutton (1728-1799). Fue el primer geólogo sistemático del mundo, y proporcionó a la ciencia el primer esquema que aclaraba




todos los fenómenos terrestres y sus procesos. Aportó el conocido como principio del uniformismo, que sostiene que lo que ocurre actualmente en la Tierra no difiere de lo que siempre ha ocurrido. Los procesos son los mismos y muy lentos. De esta manera, la visión de Hutton precisaba de una cantidad de tiempo sin confines. Charles Lyell (1797-1875) recogió posteriormente esta idea del uniformismo y la popularizó en el siglo XIX. Sin la tarea de estos investigadores, la teoría de la evolución como Darwin la concibió tal vez no se hubiera concretado, ya que la misma necesita de un largo tiempo geológico, el tiempo que ellos calcularon para la Tierra. No obstante, no todos acordaban con la idea de uniformismo, la primera reacción conocida como catastrofismo fue sostenida por Georges Cuvier (17691832), quien trabajó en el Museo de Historia Natural de París y aportó las bases de la anatomía comparada. Llegó a ser muy hábil en la interpretación de los cada vez más abundantes fósiles ya que podía reconstruir un animal partiendo de un puñado de huesos. Advirtió que la historia de la vida está registrada en estratos que contenían fósiles, reconoció que cuanto más profundo es el estrato (más viejo) sus especies fósiles son más distintas de las actuales, y hasta reconoció que la extinción había sido común en la historia de la vida. Pero como era creacionista, tuvo que apelar a una teoría propia que explicara sus evidencias en ese contexto. Así formuló el catastrofismo: especuló que en el pasado se habían producido grandes catástrofes que extinguieron muchas especies que estaban vivas entonces y que ahora se encontraban como fósiles; estas catástrofes eran periódicas y ocurrían en regiones geográficas locales, pero especies que vivían en otras regiones repoblaban la Tierra. En otras palabras, no se formaban nuevas especies, todas habían sido creadas al mismo tiempo, algunas se extinguían y otras continuaban vivas tal como habían sido creadas.




Lamarck y la transformación de los individuos

Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) elaboró la teoría de la evolución más estructurada de la época. Fue colaborador de Buffon y también profesor del Museo de Historia Natural de París. En el año 1800 pronunció una conferencia inaugural en la que expuso una teoría coherente sobre lo que él llamara la “transformación”. Admitió la existencia de una evolución de las especies y trató de darle una explicación racional. Este sería su aporte más significativo al contribuir a la gradual aceptación de la teoría de la evolución biológica. Su idea central es que dicha evolución es obra de la naturaleza, que se vale de infinitos recursos para producir especies; entre ellos dos son los más importantes: el tiempo y las condiciones favorables. Según su postura, la evolución se basaría en la capacidad de los organismos para alterar sus estructuras y su morfología, de modificar su conducta, etc., como resultado de cambios en el ambiente y sobre la base de una necesidad interna. Según Lamarck tales cambios son hereditarios en la siguiente generación y, por consiguiente, se perpetúan en la especie. El Lamarckismo se resume en dos conceptos: •

"El uso crea el órgano y el desuso lo atrofia" o "Ley de uso y desuso": si alguna parte del cuerpo se usa repetidamente, crece y se desarrolla, o al contrario, si no se la usa, se debilita, se atrofia o desaparece.

•

“Las características se heredan en la próxima generación” o "Ley de los caracteres adquiridos". Los órganos atrofiados o desarrollados como antecede, eran heredados directamente por los descendientes en la siguiente generación.

En la realidad, Lamarck opinaba que en los animales complejos, los órganos se fortalecen o se debilitan según el uso que se les dé, y estas transformaciones se transmiten de los progenitores a la progenie. Su ejemplo más famoso, usado para ponerlo en ridículo, era la evolución de la jirafa: la jirafa moderna habría evolucionado de antepasados con cuellos más cortos que habrían estirado su cuello cada vez más para alcanzar las hojas de las ramas altas de los árboles, respondiendo a una necesidad interna. Estos antepasados habrían transmitido sus cuellos más largos a sus hijos y así sucesivamente. Con el mismo razonamiento, explicó la presencia de patas palmadas de los patos y gansos como resultado de su continuo uso en la




natación, consideró que al disminuir las lluvias en una zona, las plantas se fueron adaptando a la sequía y transmitieron estas características a través de las semillas, formándose así las plantas adaptadas a vivir en los desiertos, etcétera. Su teoría no fue aceptada por sus contemporáneos al contraponerse a la teoría creacionista defendida por Cuvier, la cual gozaba del prestigio de este naturalista. Cuando la genética tuvo sus bases firmes en el siglo XX, también fue desechada por no responder a lo aceptado: toda modificación hereditaria corresponde a un cambio a nivel genético, en otras palabras, por más que la jirafa estire su cuello y eventualmente logre alargarlo, esa característica no será heredada por sus descendientes. No obstante, como veremos al final del capítulo, la teoría lamarckiana puede aceptarse para explicar algunos cambios en ciertos organismos y en algunas ocasiones. Un resumen de su idea:

Modificación en el ambiente

produce necesidad de cambio en el organismo

formación,modificación de

LEY DE LOS CARACTERES ADQUIRIDOS

LEY DEL USO Y DESUSO

nuevas conductas, estructuras

las nuevas características se heredan




Un aporte para el aula El diagrama resumen sobre la teoría lamarkiana que le presentamos en el segundo cuadro dice “produce cambio en el organismo” si trabaja este diagrama síntesis con sus alumnos ponga énfasis en la interpretación genética de “necesidad de cambio”; implica pensar que las modificaciones en el ambiente provocan cambios en la información genética del individuo. Este razonamiento debe compararse luego con la interpretación genética de la selección natural, para la cual la variabilidad genética entre los individuos de una población es previa a los cambios de las condiciones ambientales que orientan el proceso de evolución en la especie.

AC T I V I D AD N º 2 7

En este momento es bueno detenernos para retomar los conceptos anteriores y hacer un análisis desde el contexto de la ciencia y desde la didáctica. 1. Lea nuevamente los párrafos anteriores y: a) Ejemplifique

la

afirmación:

“la

ciencia

es

un

producto

cultural

condicionada social e históricamente” (que hicimos en el capítulo 1 del módulo 1). b) Identifique casos en los que el paradigma vigente en una época influye en la interpretación de los datos o en la aceptación de una teoría. Escríbalos. 2. Para ayudarle a reflexionar sobre los conceptos de ciencia y pseudociencia, le proporcionamos un cuadro comparativo de Jiménez Alexandre (1996) en los que las características de la pseudociencia se hallan ejemplificadas por las predicciones del horóscopo. Analice el cuadro y responda: ¿Cuándo una afirmación tiene carácter científico?




CIENCIA

PSEUDOCIENCIA

Comienza con un problema sin resolver.

Comienza con una cuestión que a veces no tiene solución (por ejemplo conocer el futuro).

Pretende explicar

fenómenos,

interpretar

realidad.

la Campo de acción fuera de la realidad o a caballo entre

lo

real

(constelaciones)

y

lo

irreal

(horóscopo). Propone hipótesis verificables.

Enunciados

no

verificables,

basados

en

creencias valoraciones o reglas propias (tarot). Sometida a un proceso de comprobación de Enunciados no sometidos a comprobación con hipótesis y teorías.

otras alternativas o comprobaciones.

Utiliza razonamiento de correlación.

Utiliza razonamiento de semejanza.

Procura formular los enunciados con lenguaje Afirmaciones preciso e inequívoco. Experimentos

que

vagas

(“energía

positiva”)

contradictorias con la experiencia. pueden

condiciones controladas.

ser

replicados: Experiencias en condiciones extraordinarias, no repetibles.

Resultados condicionados provisionales y que Sus pueden modificarse en el futuro.

supuestos

básicos

se

consideran

inmutables.

3. Comuníquese con otros docentes compañeros de curso, mediante la lista de

o

“Usuarios” que se halla en la plataforma de teleformación y comparta

con ellos ideas acerca de los puntos 1 y 2.

La actividad anterior sirve de contexto a los siguientes temas y nos ubica en el tipo de conocimiento que enseñamos los profesores de ciencia. Si bien el tema de evolución es controvertido no podemos perder de vista las concepciones y creencias desde las cuales se puede interpretar lo que damos. Actualmente no se niega la posibilidad de que en el hombre coexistan una creencia y un conocimiento científico, lo importante es que en el campo de las ciencia se razona con una lógica y esta debería provocarse desde la enseñanza, hecho que hemos reiterado a lo largo de los capítulos anteriores. En el próximo documento seguiremos analizando los hechos que muestran el proceso de evolución, así como sus diferentes explicaciones.




Evidencias de la evolución biológica

¿Cuáles son las evidencias de la evolución?

La adaptación es el punto basal de la teoría evolutiva. Decimos que los organismos están adaptados a un conjunto de condiciones ambientales en las que viven. Este hecho primario de la naturaleza debe ser explicado de una manera coherente, la evolución es la explicación actual. El ajuste maravilloso que tienen la estructura y la fisiología de los seres vivos a su medio casi podría considerarse como una evidencia de la evolución, pero no es evidencia alguna. Cualquier ser vivo puede ser mirado como un conjunto de caracteres adaptativos. Por ejemplo, miremos el pájaro carpintero común (Colaptes campestris), que puede visualizar en la siguiente figura:

•

tiene las patas con cuatro dedos, dos hacia atrás y dos hacia delante, lo cual le permite asentarse en paredes verticales;

•

su cola es rígida y facilita el apoyo de su cuerpo cuando está asentado verticalmente;

•

tiene pico en forma de formón, pudiendo con él penetrar los troncos de árboles;



•


sus huesos craneanos tienen espacios aéreos y los músculos de su cabeza están fortalecidos, de este modo puede hacer movimientos bruscos para taladrar los troncos sin que sea afectado por ellos;

•

posee una lengua prensil con punta barbada, apta para buscar insectos en los túneles de los troncos después que los ha penetrado.

Se pueden delimitar adaptaciones generales que adaptan a los organismos para vivir en una amplia zona del ambiente (en este caso serían aquellas propias de las aves: alas, capacidad de vuelo, etcétera) y las adaptaciones especiales que serían especializaciones para un tipo especial de vida (en este caso, las que acabamos de mencionar, propias de los pájaros carpinteros en general). Podemos pensar que los pájaros carpinteros fueron creados como tales (creacionismo) o bien que han surgido a partir de cambios hereditarios continuos a través del tiempo, a partir de los cuales fue surgiendo su adaptación a la forma de vida que tiene actualmente (evolución). Los biólogos en la actualidad consideran la evolución como un hecho. Los debates giran alrededor de los mecanismos por los cuales ocurren los cambios, pero no hay dudas de que han ocurrido. Son tan abrumadoras las evidencias a su favor que no cabe otra conclusión. Estas evidencias son signos de esta historia evolutiva preservada en organismos modernos o extintos. Las pruebas acumuladas por todas las disciplinas biológicas han aumentado con el avance científico, llegando a ser aplastantes. En particular, la biología molecular, la más reciente y expansiva de esas disciplinas, ha aportado evidencias muy sólidas de manera contundente al proceso evolutivo y muchos detalles de su historia. Las analicemos detenidamente.

Evidencias desde la paleontología El registro fósil representa una clara prueba de que la evolución es un hecho y es, quizás, la evidencia más directa en su apoyo. Este registro nos muestra que muchos tipos de organismos extintos fueron muy diferentes de los actuales, así como que ocurrió una sucesión de organismos en el tiempo, mostrando los estadios de transición de unas formas a otras. Los fósiles son restos de organismos que han vivido en el pasado. El término fósil no sólo incluye las partes del cuerpo de un organismo que se ha preservado, también pueden ser huellas, rastros, madrigueras, nidos o excrementos que han dejado. Las huellas fósiles son señales dejadas por los organismos en vida o una vez que han muerto, es decir, cualquier huella tangible de ellos que ha sido preservada en una roca o sedimento es un fósil. Están asociados a rocas o sedimentos que se encuentran formando estratos en la corteza terrestre siguiendo un orden sucesivo: los más antiguos en los estratos más profundos, lo más actuales en los más superficiales.




Cuando un organismo muere, sus restos son degradados por microorganismos y agentes físicos. No obstante, a veces, partes del organismo son protegidas de esta descomposición, y se petrifican (mineralizan, fosilizan) en asociación con las rocas vecinas en las que están incrustados. En términos generales, para la formación y conservación de un fósil se requiere que todo el organismo, parte del mismo, o bien sus huellas, queden cubiertas en el fondo del agua o en la tierra, por acúmulo de materiales llevados por el viento: arena, arenisca, cenizas y lavas volcánicas. De esta manera, quedan incluidos en el sedimento o en la roca que así se forma. Un lugar ideal para la formación de fósiles es el fondo marino. Allí, los restos de seres vivos son enterrados por sedimentos que los protegen de la descomposición. En tierra, la fosilización se suele dar cuando el organismo queda enterrado en arena seca y caliente o si su cuerpo queda en desembocaduras fluviales, en lagos o lagunas, donde también serán cubiertos por sedimentos. Pueden, incluso, ser cubiertos por cenizas volcánicas o hundirse en pozos de alquitrán. Tras el enterramiento, el sedimento que contiene los restos se hunde a medida que se acumulan los materiales sobre él. Lentamente se va consolidando y convirtiendo en roca. Los restos más duros, como los dientes, pueden mantener su estado original durante cientos de miles de años, pero las partes menos resistentes cambian lentamente. Los materiales orgánicos desaparecen y los espacios que dejan son llenados por minerales que precipitan del agua que se filtra en la roca. Este proceso se llama permineralización, es decir, algunos minerales propios del organismo original son reemplazados por otros nuevos que estaban disueltos en el agua circulante. El antiguo organismo se convierte, literalmente, en una roca. En otros casos, el agua filtrada puede disolver los huesos, dejando un molde fósil, o bien puede llenarse el molde con minerales, formando un contramolde. En el primer caso, se conserva la forma externa del organismo original (molde interno); en el otro caso, cuando el molde se rellena, se obtiene el contramolde fósil petrificado. este no presenta la estructura interna del organismo. Algunos de los restos de fósiles más perfectos se han encontrado incluidos en hielo, alquitrán o resinas de árboles. Estas resinas, acumuladas y enterradas por areniscas o arcillas, solidificaron en forma de ámbar. El registro fósil, sin embargo, es en su mayoría incompleto: de la pequeñísima parte de organismos que han dado lugar a fósiles, sólo una fracción de ellos ha sido descubierta, y menor aún es el número de ejemplares estudiados por los paleontólogos. En muchos casos se ha reconstruido el registro fósil completo de ciertas especies. Es el caso del caballo. El registro conocido comienza con Hyracotherium , antecesor del tamaño de un perro, con varios dedos en cada pata y dentición para ramonear, que aparece hace 50 millones de años, y finaliza con Equus, el caballo actual, mucho más grande, con solo un dedo por pata y con dentadura apropiada para




pastar. Se han conservado muchas formas intermedias, así como otras formas que evolucionaron hacia otras ramas que no han dejado descendientes actuales. (Visualice atentamente la figura siguiente).

Evolución del caballo

Los fósiles son evidencias contundentes que apoyan la evolución. Miles de organismos fósiles han sido encontrados, estos representan sucesiones de formas de vida a través del tiempo y manifiestan transiciones entre ellas. La forma de vida más simple, la procariota, tiene existencia según el registro fósil desde hace 3.500 millones de años. La evidencia más antigua de organismos eucariotas ha sido descubierta en rocas con una antigüedad de unos 2.000 millones de años. La evidencia de organismos multicelulares como animales y plantas, ha sido hallada en estratos más recientes. El siguiente listado presenta el orden en el cual las formas más complejas de vida fueron apareciendo.



Forma de vida


Millones de años desde la primera evidencia conocida (aproximación)

Células procariotas

3.500

Células eucariotas

2.000

Primeros animales multicelulares

670

Peces

490

Anfibios

350

Reptiles

310

Mamíferos

200

Primates no humanos

60

Antecesores de los humanos

5

Varias formas intermedias han sido registradas, por ejemplo, entre peces y anfibios, entre anfibios y reptiles, entre reptiles y mamíferos, indicando la relación entre distintas formas de vida. Con estos hallazgos se puede predecir que no se encontrarán inversiones en los futuros encuentros paleontológicos. Es decir, anfibios no aparecen antes que peces, ni mamíferos antes que reptiles, y formas complejas de vida no se registran geológicamente antes de la aparición de las células eucariotas. Estas predicciones están apoyadas por la evidencia que ha sido acumulada hasta ahora.

Tipos de fósiles




En síntesis: el registro fósil provee evidencia consistente del cambio constante de los seres vivos a través del tiempo, apoyando la idea de descendencia con modificaciones en el tiempo. En otras palabras, apoya la idea de que los organismos sobre la Tierra han evolucionado. En las siguientes lecturas podremos comprender más acabadamente el tema tratado.

El datado de los fósiles El registro fósil es un arreglo ordenado en el cual los fósiles aparecen en las distintas capas o estratos de rocas sedimentarias que marcan el paso del tiempo geológico. Representan datos históricos confiables solo si podemos determinar sus edades. Para tal fin, los paleontólogos emplean una variedad de métodos que se resumen en dos grupos básicos:

1. Datado relativo. Los organismos muertos que se fosilizan quedan atrapados en sedimentos. Los fósiles de un determinado estrato sedimentario son muestras locales de organismos que existieron en el tiempo en el cual el sedimento fue depositado. Los estratos más viejos son más profundos en la corteza terrestre, en tanto que los más nuevos son posteriores y ubicados por encima de aquellos. Los estratos de un sitio pueden ser correlacionados con estratos de otros sitios por la presencia de fósiles similares. Los mejores son aquellos de animales marinos con concha que han tenido una amplia dispersión en la Tierra. Al estudiar muchos sitios diferentes, los geólogos han establecido una escala geológica del tiempo con una secuencia de etapas históricas que se presentan en la siguiente tabla. Estas etapas se agrupan en cuatro eras: Precámbrico, Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico. Cada era representa una edad distinta en la historia de la Tierra y su vida; sus límites están marcados en el registro fósil por radiaciones explosivas de muchas formas nuevas de vida, así como por extinciones en masa (por ejemplo, los comienzos del Cámbrico están delineados por una gran diversidad de animales fosilizados que están ausentes en las rocas del Precámbrico). A su vez, las eras se subdividen en intervalos de tiempo más cortos llamados períodos, y los períodos en épocas. Todas las etapas varían en longitud, ya que los científicos las han dividido de acuerdo a registros en las rocas que corresponden a momentos de grandes cambios y no a intervalos constantes de tiempo transcurrido. Con esta escala del tiempo, se pueden datar relativamente y por correlación los fósiles que se presentan en los distintos estratos, pero no es posible establecer sus edades absolutas. Se dirá, por ejemplo, que un grupo surgió en el Devónico tardío o en el Carbonífero temprano, o después del Triásico, lo cual lleva implícita una edad aproximada en el tiempo. Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



2. Datado absoluto. Se dice que es absoluto porque la edad se da en años en lugar de períodos o épocas, pero no significa que esté exento de errores. El método más frecuente es el radiométrico. Los fósiles contienen isótopos de elementos que acumularon los organismos cuando estaban vivos. Debido a que cada isótopo radioactivo tiene un tiempo fijo de desintegración, puede ser usado para datar el espécimen. La vida media de un isótopo (el número de años que lleva para que se desintegre un 50% de la muestra original y se transforme en un producto estable) no es afectada por la temperatura, la presión u otras variables ambientales. Por ejemplo, el carbono 14 tiene una vida media de 5.730 años y se transforma en nitrógeno 14, una tasa confiable de desintegración que puede ser usada para datar fósiles relativamente jóvenes. Para datar fósiles más antiguos, se usan isótopos radioactivos con vidas medias mayores, tal como el potasio 40 que tiene una vida media de 1.300 millones de años (Fig.: datado radiométrico por carbono 14).

Figura 1: Datado radiométrico por carbono 14




Tabla de la Escala geológica del tiempo en la Tierra

ERA

PERIODO

EPOCA

Cuaternario

Reciente Pleistoceno

Terciario

Piloceno Mioceno Oligoceno Eoceno

CENOZOICO

Paleoceno

Cretácico

MESOZOICO

Jurásico Triásico

Pérmico

Carbonífero Devónico PALEOZOICO

Silúrico

Ordovicico Cámbrico

PRECAMBRICO

COMIENZO EN EVENTOS IMPORTANTES EN LA HISTORIA DE LA VIDA MILLONES DE Y EN LA TIERRA AÑOS 0,01 Tiempo histórico 1,8 Edad glacial. Aparece el hombre, se extinguen grandes mamíferos. 5 Aparecen los ancestros del hombre. 23 Relación de los mamíferos y de las angiospermas. 35 Origen de muchos grupos de primates, incluyendo los monos. 57 Dominan las angiospermas, origen de los principales órdenes de mamíferos. 65 Radiación mayor de mamíferos, aves e insectos polinizadores. El clima se enfría, los continentes están cerca de su posición actual. 145 Aparecen las angiospermas, los mamíferos se diversifican. Ocurre una gran extinción en masa (ca.75% de las especies), incliuyendo la mayoría de los linajes de dinosaurios. Los continentes del norte se unen, Gondwana comienza a separarse. 208 Los gimnospermas continúan dominando, así como los dinosaurios. Se forman dos grandes continentes: Laurasia al norte y Gondwana al sur, el clima es cálido. 245 Radiación de los dinosaurios, primeros mamíferos y aves, las gimnospermas dominan, extinción en masa al final del período (ca.75% de las especies). Pangea comienza a desmembrarse, clima caliente. 290 Gran extinción en masa (ca.95% de las especies), radiación de los reptiles, origen de los reptiles mamiferoides y de la mayoría de los órdenes modernos de insectos. Todos los continentes se unen en el supercontinente de Pangea, se forman grandes glaciares. 363 Grandes bosques de plantas vasculares, primeras plantas con semilla, origen de los reptiles, dominan los anfibios. Se enfría el clima, se marcan gradientes climáticos latitudinales. 409 Diversificación de los peces óseos, primeros anfibios e insectos. Colisionan continentes al final del período. 439 Diversificación de los peces sin mandíbula, primeros peces con mandíbulas, colonización de la Tierra por las plantas vasculares y los artrópodos, extinción en masa (ca.80% de las especies). Aumentan los niveles del mar, clima caliente. 510 Origen de las plantas terrestres: algas marinas abundantes, extinción en masa al final del período. Glaciación masiva, baja el nivel del mar 50 metros. 570 Explosión cámbrica: origen de la mayoría de los phyla modernos de animales, diversidad de algas. Los niveles de oxígeno se acercan a los niveles actuales. 610 Diversidad de animales invertebrados de cuerpo blando (Fauna de Ediacaria), primeros invertebrados, diversidad de algas. 700 Fósiles de animales más viejos. 1700 Fósiles eucariotas más viejos. 2500 Comienza a acumularse el oxígeno en la atmósfera. 3500 Fósiles conocidos más antiguos (procariotas). 4600 Origen aproximado de la Tierra.




Evidencias desde la Anatomía Comparada Las inferencias acerca de un descendiente común derivadas de los estudios realizados desde la paleontología, son reforzadas por los hallazgos de la anatomía comparada. Esta rama de la biología se dedica a estudiar las relaciones anatómicas de distintas especies. La búsqueda de semejanzas hizo posible el seguimiento de cambios óseos, musculares, sanguíneos, nerviosos, etc. Estos estudios, establecieron que la evolución de las especies lleva intrínseca la posibilidad de modificar las estructuras heredadas; estas modificaciones van apareciendo como mutaciones en la información genética encauzadas por la acción de alguna fuerza evolutiva, como veremos enseguida. Especies con un ancestro común reciente son anatómicamente más semejantes entre sí que respecto de otras especies más alejadas filogenéticamente. Los órganos de una misma procedencia embriológica, pero con funciones diferentes, se consideran homólogos (ver figura 3: órganos homólogos de vertebrados), es decir órganos que a pesar de ostentar diferentes funciones revelan la misma estructura anatómica y, por consiguiente, el mismo origen. A medida que transcurre el tiempo, las semejanzas anatómicas pueden disminuir y ser casi irreconocibles. A este respecto Darwin escribió: "¿Qué puede haber más curioso que el hecho de que la mano del hombre formada para agarrar, la de un topo para excavar, la pata de un caballo para correr, la aleta de la marsopa para nadar y el ala de un murciélago para volar, estén todas construidas según el mismo modelo y posean huesos similares en las mismas posiciones relativas?". En efecto, a pesar de la enorme diversidad de funciones del miembro anterior de aves y mamíferos (volar, nadar, correr, tomarse de ramas), su anatomía interna es remarcablemente similar.




Esto ilustra el plan básico de los huesos que se encuentran en las extremidades anteriores de los mamíferos. Cada uno de ellos sufrió modificaciones en el tiempo de diversas maneras (puede haberse alargado, acortado, engrosado, adelgazado o perdido por entero) lo que adaptó el miembro anterior a distintos fines. La modificación más extrema es la del caballo, en el que las cinco series de huesos largos que forman el miembro anterior se han reducido a una sola serie que es gruesa y fuerte para soportar el peso del animal cuando corre. De acuerdo con estas evidencias se advierte que esta homología de órganos señala un ancestro común para todos ellos. Sin embargo, no todas las especies con estructuras similares surgieron del mismo ancestro. Por ejemplo, las alas de insectos y de aves se parecen superficialmente y cumplen una misma función, sin embargo su origen es diferente. En los insectos las alas son prolongaciones de la pared del cuerpo, en tanto que en las aves son los miembros anteriores modificados. Estos órganos similares pero con un origen distinto se denominan análogos (ver figura siguiente: Órganos análogos entre animales) y no son indicios de evolución a partir de un ancestro común. Como veremos más adelante, en estos casos la evolución que tiene lugar en organismos diferentes y que lleva a resultados similares se denomina convergencia.

Figura 4: Órganos análogos

En otro orden de comparaciones, varios vegetales y animales tienen órganos o estructuras que se encuentran reducidos o atrofiados, si se los compara con órganos homólogos de especies afines. A estas estructuras se las denomina órganos vestigiales (ver figura siguiente: Órganos vestigiales). Por ejemplo, los dientes molares en vampiros, el hueso pélvico en ballenas y serpientes, los músculos que mueven nariz y orejas en el hombre. Estos órganos vestigiales son los remanentes de otros que fueron funcionales en animales antecesores; debido a modificaciones ambientales y de formas de vida estos órganos dejaron de ser funcionales y se redujeron en el tiempo. Por ello, son evidencias de la




evolución. En el caso de las ballenas y las serpientes, que en ningún caso tienen miembros posteriores para caminar, esta explicación evolutiva es la única coherente. De lo contrario, podríamos preguntarnos: ¿para qué existen esos remanentes de cintura pélvica en ellas?

Figura 5: Organos vestigiales

Evidencias desde la embriología La comparación de embriones de diferentes especies muestra una gran semejanza en sus primeras fases de desarrollo, hasta adquirir las diferencias propias de cada especie. Todos los vertebrados, desde los peces hasta el hombre, se desarrollan de manera bastante similar en las etapas iniciales de su ontogenia y se van diferenciando cada vez más, a medida que el desarrollo embrionario va avanzando al estado adulto. ¿Cómo explicar estos hechos? La respuesta es que estos patrones han sido heredados de su ancestro común, es decir, existen genes comunes que regulan el Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



desarrollo embrionario cuyos efectos van diferenciándose conforme este avanza. Por ejemplo, los embriones humanos y de otros vertebrados terrestres presentan aberturas branquiales, y los embriones humanos presentan durante su cuarta semana de desarrollo una cola bien definida. Sin embargo, estas características propias de los peces no persisten en el adulto de mamíferos. La ontogenia recapitula estadios de la historia evolutiva de la especie.

Evidencias desde la biogeografía La biogeografía estudia la distribución de plantas y animales en nuestro planeta y contribuye con evidencias a favor de la descendencia desde un ancestro común. Uno de los principios básicos de esta ciencia es que las especies biológicas se originaron una sola vez. El lugar y el tiempo donde ocurrió esta aparición son importantes, ya que a partir de ese centro de origen las especies se dispersaron en mayor o menor medida según las diversas barreras (océanos, montañas, cambios climáticos, ecológicos, etc.) con las que se toparon. No todos los animales y vegetales se hallan distribuidos en todo el planeta, ni siquiera los encontramos en lugares que podrían ser óptimos para su supervivencia. La distribución actual de los organismos solo se comprende a través de la historia evolutiva de cada especie en relación al lugar y al tiempo geológicos. Algunas cuestiones pueden aclararnos estos aspectos.

1.

Las islas que nunca estuvieron conectadas con continentes tienen normalmente especies endémicas. No obstante, están emparentadas con especies que viven en continentes próximos o en islas cercanas. Es posible preguntarse ¿por qué dos islas que tienen ambientes muy similares en dos lugares distintos de la tierra no están pobladas por especies semejantes?. Es razonable pensar que cuando estas islas se formaron por erupciones volcánicas, los organismos que primero las poblaron procedieron de los continentes cercanos y que, a partir de esas poblaciones originales, evolucionaron en aislamiento las especies actuales; este proceso prolongado en tiempo, habría llevado a que las especies modernas sean muy distintas de las progenitoras.

2.

Australia es conocida por su enorme diversidad de marsupiales, a diferencia del resto del mundo en donde ellos son comparativamente raros. ¿Por qué? Nada hay en Australia que impida que se desarrollen los mamíferos placentarios. Sucede que, en el pasado, Australia estaba unida a América del Sur, Antártida, África e India formando el supercontinente de Gondwana, pero luego comenzó a separarse y por decenas de millones de años estuvo aislada. Cuando se separó, se encontraban en su territorio



ancestros de marsupiales pero de marsupiales evolucionó a partir de estaría más relacionado con los biológica de ese lugar que con la ambiente.

3.


ningún placentario. La gran cantidad de estos habitantes originales. Este hecho accidentes de la historia geológica y adaptación de estos organismos a ese

Los fósiles de gliptodontes son muy comunes en Argentina. El mismo Darwin los estudió aquí. De todos los animales que hay sobre la Tierra, los armadillos son los más parecidos y viven en los lugares donde, alguna vez, vivieron los gliptodontes. Si, de acuerdo con las ideas creacionistas, los dos tipos de animales fueron creados al mismo tiempo y vivieron en el mismo lugar: ¿por qué sólo uno de ellos está vivo? ¿No es razonable asumir que los armadillos son los descendientes de los gliptodontes y, por ello, no se encuentran en otras regiones?

Evidencias desde la biología molecular Con las técnicas modernas de la biología molecular es posible estudiar la evolución en el nivel más íntimo en que se produce: el ADN. El mismo contiene información sobre la historia evolutiva del organismo debido a que los genes cambian por mutaciones. Dado que la evolución tiene lugar paso a paso, el número de sustituciones en el ADN refleja la duración del período evolutivo correspondiente. Por otro lado, las similitudes indican ancestros comunes. Una evidencia de que todos los seres vivos están relacionados es que existe una gran uniformidad en los componentes moleculares de los seres vivos, principalmente en la universalidad del código genético. Esta uniformidad revela la existencia de ancestros comunes para todos los organismos y su continuidad genética. Estas evidencias son invalorables, ya que el grado de similitud entre secuencias de nucleótidos del ADN o de aminoácidos de las proteínas formadas a partir de un gen, puede ser determinado con precisión. Por ejemplo, el citocromo c de humanos y chimpancés está formado por 104 aminoácidos, exactamente los mismos y en el mismo orden (poner atención en figura siguiente). El citocromo c del mono Rhesus sólo difiere del de los humanos en un aminoácido, el del caballo en 11 aminoácidos, y el del atún en 21. El grado de similitud refleja la proximidad del ancestro común, lo cual permite reconstruir la filogenia de estos organismos.




Figura 6: Evolución del citocromo c

Si se compara el número de diferencias totales del ADN del hombre con el chimpancé, se observa que es menor que el que hay entre cualquiera de ellos y el orangután, por lo que se supone que la divergencia entre estas dos especies es más reciente que entre ambas y el orangután. Es decir, el número de diferencias en el ADN sería proporcional a la distancia evolutiva existente entre las especies correspondientes. Lo invitamos a continuación a leer el siguiente texto sobre biología molecular y evolución extraído de www.terra.es/personal/cxc-9747/EvoluciopnBiologia.html Todas nuestras células tienen mitocondrias, y las reproductoras no iban a ser

menos. Cuando una célula se divide, por ejemplo, para reemplazar las dérmicas que se van muriendo, la célula original se las arregla para que las dos células hijas presenten un número equivalente de orgánulos, incluidas las mitocondrias. Sin embargo, cuando un óvulo es fecundado por un espermatozoide ocurre un curioso fenómeno: la fusión de ambos se da de tal modo que, prácticamente, las mitocondrias presentes en el cigoto proceden, en exclusiva, del propio óvulo. Dicho de otro modo, el espermatozoide no aporta sus mitocondrias (en algunos casos se "cuela" alguna, pero con una frecuencia realmente despreciable). Cada óvulo posee unas 100.000 mitocondrias, de modo que podemos preguntarnos cómo una mutación en una sola de ellas puede extenderse a toda la población. Esto se produce Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



mediante un proceso denominado segregación replicativa: las células que se dividen dejan en herencia cada vez más mutantes, en consecuencia las mitocondrias no mutantes terminan por desaparecer. Si unimos este fenómeno con el hecho de que la tasa de mutaciones de las mitocondrias es bien conocida y muy constante, en comparación con la del genoma nuclear, y que además no sufre recombinación, tenemos una herramienta perfecta (¡no tanto!) para evaluar los antecesores de una mitocondria concreta o de un grupo de ellas... siempre que ese humano sea una mujer, porque lo que se rastrea son las mitocondrias que sólo aporta el óvulo. Se trata, pues, de un reloj molecular óptimo. Los genes experimentan mutaciones y estas mutaciones se pueden ver reflejadas en las proteínas que codifican. Se ha podido observar que en especies para las cuales se conoce el tiempo de separación en el árbol filogenético gracias a métodos paleontológicos, el número de aminoácidos diferentes en una misma proteína de las dos especies se puede correlacionar muy bien con el tiempo de separación. Algo similar ocurre con el ADN. En esto consisten los relojes moleculares. Las mutaciones que sufre este ADN suelen ser neutras, de modo que la selección no las elimina y se pueden rastrear. La idea es la siguiente: partiendo de un determinado número de genomas mitocondriales procedentes de personas de diferentes lugares del planeta, se van comparando y trazando semejanzas, realizando al tiempo una especie de "árbol genealógico mitocondral" en el que, al final, se tendrá una sola mitocondria que sería de la que derivaron todas las demás. Muy importante lo que voy a decir a continuación: esto no significa que esta mitocondria (léase, la mujer que la portó) sea la progenitora de todos los linajes humanos, pues la gran mayoría se han extinguido; esta mujer sería la que, gracias al azar, dio lugar a esa genealogía descrita. El nombre que se la ha dado a esa mujer es el de Eva, de ahí el equívoco de considerarla la madre de todo el género humano. Si aún no está claro, podemos intentar el siguiente ejercicio intelectual. Supongamos una población con 100 madres, de modo que cada nueva generación tendrá 100 hijas; pero no todas las madres tienen hijas y, algunas, tiene más de una. Si no hay hija, esa línea materna se extingue, ocurriendo esto con todas las líneas tarde o temprano, hasta que quede una sola. Eva sería, en palabras de Allan C. Wilson y Rebecca L. Cann, "la feliz mujer cuyo linaje permanece". Estos dos investigadores publicaron a principios de los años 90 los primeros estudios de este tipo. Trabajaron con 182 tipos distintos de ADN mitocondrial de 241 individuos, logrando hacer 27 linajes basados en el AND mitocondrial. El árbol que construyeron constaba de dos ramas principales, africanos y no africanos y, al final, ambas ramas conducían a individuos africanos. Por ejemplo, estimaron que las poblaciones de Nueva Guinea y Australia se fundaron hace entre 50 y 60.000 años respectivamente. Los neoguineanos son, por ejemplo, un buen caso a tratar. Por el estudio de sus lenguas, extremadamente diversas para tratarse de una misma isla, se sospechaba que la Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



colonización de esa isla no debió de ser única. Con el ADN mitocondrial se mostraron varias ramas dentro de los neoguineanos, lo que indicaba que el antepasado común de ambos no se encontraba en la isla, sino fuera de ella: probablemente, varias "madres" diferentes con parentesco en Asia fundaron esa población. Esto demuestra que pobladores emparentados por una raza no tienen por qué estarlo en su ADN mitocondrial. Y también ocurre lo contrario: poblaciones hoy separadas y consideradas de grupos raciales diferentes, presentan marcadores de ADN mitocondrial comunes, como es el caso de algunos grupos de indios americanos con europeos y asiáticos. Las conclusiones finales de este estudio publicado en 1991 fueron que la progenitora femenina ancestral común vivió hace unos 150.000 a 180.000 años en África, de modo que la dispersión del género humano ha sido bastante reciente.

Estas conclusiones encajan con las paleontológicas: los paleontólogos suponen que la transición de hombres arcaicos a modernos en África ocurrió hace 130.000 años: hubo una primera migración hacia Asia y luego hacia Europa. El poblamiento de América es relativamente reciente, de unos 10.000 a 15.000 años. Estudios más recientes, del año 2000, realizados por Svante Pääbo y otros, utilizaron no sólo una pequeña región del genoma mitocondrial, sino todo el genoma de la mitocondria de 53 individuos de diferentes regiones. La edad del más reciente ancestro común para el ADN mitocondrial resultó ser de 170.000 años, con un error de 50.000.

Una sugerencia para el aula Al tratar con los alumnos el tema de las evidencias de la evolución le sugerimos que les proponga diseñar y producir alguna forma de presentación visual y sintética de todos los tipos y fuentes de evidencias. Pueden ser cuadros sinópticos con imágenes e iconos, infografías o láminas para el aula.




Darwin y cómo llegó a pensar la selección natural

¿Cuál fue la secuencia histórica de la teoría evolutiva de Darwin? La idea de que los organismos no cambiaban en el tiempo de manera significativa empezó a ser cuestionada desde distintos frentes, con los aportes de la geología y la paleontología. Es decir, ya en la época de Darwin muchos naturalistas no admitían las ideas creacionistas y todo apuntaba hacia una teoría de la evolución, como propusiera Lamarck. Había una verdadera revolución cultural, pero hasta el momento nadie había aportado suficientes evidencias. Fue Darwin el que presentó una base sólida para sostener la teoría de la evolución.

Las fuentes de su pensamiento Darwin nació en Inglaterra en una familia muy acomodada de intelectuales. Nunca fue un buen alumno en general. Estudió medicina pero abandonó, y luego estudió teología en Cambridge. Fue allí que conoció a muchos investigadores que le fomentaron su interés por las ciencias naturales. En 1831 se recibió de “bachelor of arts” y se interesó en la botánica y en los escarabajos. Fue entonces cuando Henslow, un reconocido naturalista, lo recomendó para que emprendiera un viaje alrededor del mundo en el barco Beagle liderado por el capitán Robert Fitzroy. Se trataba de una expedición cartográfica que Darwin aprovechó para descubrir un mundo nuevo, estudiar las diferentes especies de animales y plantas en su geografía y observar la variedad de razas humanas. A partir de este viaje, que duró cinco años, registró numerosas observaciones, recolectó especímenes vivos y fósiles, varios de los cuales lo problematizaron y fueron la fuente inspiradora de su teoría. Las ideas de Lyell lo acompañaron pues llevó su libro “Los principios de la geología” en el viaje. En Sudamérica, se estima que fue picado por una vinchuca y contrajo la enfermedad de Chagas, por lo que pasó el resto de su vida en un estado delicado de salud. Algunas de las observaciones producto de su viaje fueron: •

diferencias entre plantas y animales presentes en distintas regiones,

•

registro de fósiles muy grande y diferente a las especies actuales,

•

en las islas Galápagos, encontró diferencias entre los pinzones y las grandes tortugas que vivían en cada una de las islas con respecto a las que vivían en otras islas. ¿Cuál sería la causa de esta variación?, ¿fueron creados por separado cada grupo de organismos en cada isla?, ¿o a partir de un grupo original de estos animales se produjeron




modificaciones para fines diferentes las cuales resultaron en diversas especies? Es difícil decir cuáles fueron los datos más importantes para Darwin. Su argumentación toma nociones de varias disciplinas científicas de la época. Pero no cabe duda que sus observaciones en las Islas Galápagos han desempeñado un papel importante en la elaboración de su modelo de los mecanismos de transformación de las especies. Un año después de su regreso a Inglaterra leyó un libro de Thomas Malthus (1766-1834), un científico social, titulado “Ensayos sobre los principios de la población”. Este libro fue esencial para Darwin ya que en el mismo, Malthus concluía que una población tiende a crecer en proporción geométrica, pero que el sustento se acrecienta en proporción aritmética; esto significaba que habría lucha continua de los seres por los alimentos existentes y que sólo los más fuertes sobrevivirían en la contienda. Así, introdujo la noción de lucha: la supervivencia de los más aptos, en la cual Darwin halla la clave y la guía de sus observaciones.

La teoría de la evolución por “selección natural” Es evidente que el pensamiento de Darwin no discurrió linealmente. Fue consecuencia de un entretejido de observaciones y conclusiones que hubo de organizar antes de que se resolvieran en teoría. Ernst Mayr, en su libro "El desarrollo del pensamiento biológico" resume mejor que nadie en cinco observaciones y tres inferencias la labor de Darwin: Observación 1. Las especies gozan de gran potencial de fecundidad, dato que él ya había observado y que Malthus le recordó. Observación 2. Las poblaciones tienden a conservar sus proporciones. La inmensa mayoría de las poblaciones son estables. Observación 3. Los recursos alimentarios tienen límites y se mantienen casi siempre bastante regulares. De estas tres observaciones Darwin infirió que en un medio ambiente de recursos alimentarios estables y con proliferación excesiva de los individuos, estos se enfrentarán en la lucha por sobrevivir. Observación 4. No hay dos individuos idénticos. La variabilidad es universal. Observación 5. Gran parte de la variación se hereda. La segunda inferencia de Darwin concluye que en un mundo de poblaciones estables, en el que los individuos han de luchar para sobrevivir, sólo tienen posibilidad de hacerlo los que tienen mejores características, las que sus crías probablemente heredarán. Esta desigual proporción de supervivencia es la selección natural.




De aquí Darwin infirió, al final, que el proceso de selección natural, si se cumple con intensidad suficiente y durante bastante tiempo, acarrea cambios perceptibles en una población y culmina en la aparición de una nueva especie. Si se retoma el ejemplo de la evolución de las jirafas, para contrastarlo con la explicación de Lamarck, Darwin interpretaría que la población ancestral de las jirafas modernas habría estado constituida por individuos que presentaban variabilidad natural en la longitud de sus cuellos. Algún factor ambiental repentino habría reducido las especies vegetales de las que se alimentaban esos ancestros, de tal modo que solo habrían quedado disponibles árboles con ramas altas. Así, habría comenzado un proceso de selección en este sentido: las jirafas con cuello más corto habrían perecido y no habrían dejado descendencia, en tanto que las de cuellos más largos habrían sobrevivido y se habrían reproducido, dejando descendientes con sus características. Un proceso prolongado en el tiempo, habría aumentado el tamaño de sus cuellos hasta que llegaron a su longitud actual.

En contra, a favor y nuevas evidencias Tras todo este corpus de ideas y conclusiones perfectamente argumentadas, cabe imaginar a Darwin presto a publicarlas. Sin embargo, lo que sucedió fue muy distinto. Trabajó lenta y cuidadosamente, durante 20 años recolectó datos, pues lo que deseaba era presentar un trabajo realmente convincente. La publicación se vio acelerada por una circunstancia extraordinaria que lo decidió a exponerse a los ataques de los creacionistas. Había comentado sus ideas con algunos amigos científicos pero no había pasado de ahí hasta el día en que recibió una carta procedente del archipiélago malayo, en la que un tal Alfred R. Wallace (1823-1913) resumía, en veinte páginas, una teoría similar a la que el mismo tenía en curso de elaboración. Era un gran observador y muy inteligente, se hizo topógrafo profesional, encontró sus primeros fósiles y advirtió la importancia científica de la geología. Llegó a gozar de gran fama de coleccionista meticuloso y digno de confianza, coleccionando unos 125.000 especímenes. En estas condiciones, se preguntó las mismas cosas que Darwin, aunque parezca inverosímil: cómo y porqué cambian las especies y cómo se adaptan a sus medios. Fue una de las coincidencias más portentosas de la historia de la ciencia. Refiriéndose a Darwin, escribió una vez: "Ni en sueños me hubiera acercado yo a la perfección de su libro. Confieso mi agradecimiento de que no me incumbiera presentar la teoría al mundo". Los trabajos de Darwin y los de Wallace fueron presentados ante la Sociedad Linneana de Londres en 1858. Sorprendentemente, no produjeron revuelo. Pero luego, cuando Darwin publica su libro “Sobre el origen de las especies por medio de la selección natural, o la conservación de las razas privilegiadas en la lucha por la vida”, se levantó una tormenta de discusiones. Su primera edición, de 1.250 ejemplares, se




agotó el mismo día en que salió a la calle y Darwin se encontró en el centro de la controversia social, eclesiástica, política y científica. Algunos científicos lo apoyaron, pero la mayoría lo combatieron. Entre quienes lo defendieron de destaca Thomas Huxley (1825-1895). Se dice que cuando lo leyó se reprochaba a sí mismo su estupidez por no haber pensado él mismo en ello. Sin embargo, la teoría de la evolución tal como la formuló Darwin, presentaba puntos débiles especialmente la falta de una explicación de los mecanismos de la herencia. Esto fue resuelto con los aportes de Mendel, quien solo fue reconocido a principios del siglo XX. Recuerde que los avances posteriores de la genética permitieron contestar tres interrogantes que Darwin no pudo resolver: (1) ¿cómo se transmiten los caracteres hereditarios de una generación a otra?, (2) ¿por qué los caracteres hereditarios no se mezclan, sino que se mantienen fijos en una generación y desaparecen en otra?, y (3) ¿cómo surge la variabilidad sobre la que actúa la selección natural? (revise contenidos que desarrollamos en el módulo I, Genética). No obstante, durante las primeras décadas posteriores al redescubrimiento de Mendel, paradójicamente en vez de reforzar la teoría darwiniana de la selección natural, casi todos los investigadores se oponían a ella. Por extraño que parezca, los primeros seguidores de Mendel no aceptaron la teoría de la selección natural. El dogma aceptado en esa época en relación a los mecanismos evolutivos consideraba la mutación como único factor significativo capaz de provocar cambios. El panorama empezó a cambiar con el desarrollo de la genética de poblaciones en la década de 1920. A partir de entonces, desde la teoría de la evolución basada en la selección natural y con los aportes de la genética y la paleontología se formula una explicación más amplia y moderna que se conoce como neodarwinismo o teoría sintética de la evolución.

La teoría sintética de la evolución Esta teoría sintética nació en 1937 con la publicación de T. Dobzhansky (Genética y el origen de las especies). En ella, se integra la genética de las poblaciones de entonces, principalmente acerca de la variabilidad de las poblaciones naturales, con la teoría cromosómica de la herencia propuesta por Morgan. Su amplia aceptación se trasladó a la publicación de nuevos libros señeros de Huxley (1942), Mayr (1942), Simpson (1944, 1953) y Stebbins (1950), entre otros. En esta teoría sintética de la evolución o neodarwinismo se destaca:




•

la selección natural como principal fuente evolutiva,

•

el gradualismo en el proceso evolutivo,

•

la variabilidad genética como producto de presiones selectivas (mutación, recombinación, sucesos aleatorios),

•

las modificaciones que se reconocen en la actualidad son las mismas que se produjeron en tiempos pasados,

•

los fenómenos macroevolutivos son compatibles con los microevolutivos (especiación o proceso de aparición de nuevas especies), es decir que todos los fenómenos evolutivos admiten una explicación a partir de estos mismos mecanismos genéticos,

•

no se habla de supervivencia de los individuos, sino de cambios en la frecuencia de los diversos genes de una población.

Una vez alcanzada la nueva síntesis en las décadas de 1930 y 1940, algunos biólogos en desacuerdo con la evolución se preguntaron si no había llegado la hora final de su posición... En la actualidad existen controversias sobre cómo actúa la evolución (sus mecanismos y sus procesos), pero no sobre que ella es un hecho.

Una síntesis de la teoría de Darwin Analice el siguiente esquema donde los cuadros sombreados presentan las observaciones y los cuadros sin relleno las conclusiones obtenidas a partir de estas observaciones.




Todos los individuos de una especie

en cada generación, sin embargo

tienden a crecer geométricamente

el número de individuos/ especie permanece casi constante

Lucha por la existencia Competencia para sobrevivir

Los recursos alimentarios se mantienen casi constantes

y reproducirse

Selección Natural

Entre los individuos de una misma

Los organismos con variaciones

especie, se encuentran variaciones

favorables para un medio, les permite sobrevivir y reproducirse

Evolución

Los organismos que sobreviven

Con el tiempo aparecen grandes diferencias hasta que finalmente

transmiten sus variaciones a la

evoluciona una nueva especie

descendencia

a partir de otra preexistente





A partir del análisis de la teoría de Darwin repasaremos algunos aspectos del trabajo científico, expresiones donde subyace una interpretación incorrecta del darwinismo y estrategias de enseñanza para estos temas. Es común escuchar que se llama a la interacción entre los organismos "lucha por la existencia". Hace pensar a algunos que se trata de una violencia física, lo que no suele ser cierto. Interpretar la "supervivencia del más apto" como "ventaja del más fuerte", tampoco es correcto. Estos errores son frecuentes en el aula ya que a veces la explicación del docente no es totalmente completa (quizás por simplificar las ideas o el lenguaje poco cuidadoso) y el alumno queda con la noción del más apto como el más fuerte. 1. A continuación le proponemos que conteste una serie de preguntas que a su vez pueden servirle en el aula para trabajar este concepto con los alumnos. a) ¿Cuál de las siguientes expresiones representa mejor la lucha por la

existencia? •

Violencia de unos contra otros.

•

El grande se come al pequeño.

•

Solo sobrevive el más fuerte, el más agresivo.

b) Es verdad que solo los más aptos llegan a adultos y a transmitir sus

caracteres a los descendientes. Fundamente su respuesta. 2. Para revisar los aspectos metodológicos de esta teoría le solicitamos que:

a) Retome lo visto en el módulo I y señale la diferencia y la relación entre evidencia - hipótesis y teoría. (Le recomendamos además consultar algún texto sobre metodología de la investigación). b) Sintetice cuáles fueron las evidencias que se encontraron desde diferentes áreas que confirmaban la teoría de la evolución. c) ¿Cómo fueron cambiando las interpretaciones de los hallazgos de Darwin a la luz de los aportes de Mendel, ADN y genética de poblaciones? Consecuentemente, ¿cómo cambian sus explicaciones en la teoría sintética? 3. Del mismo modo que ocurrió a lo largo de la historia, las personas también construyen teorías desde las cuales interpretan lo que observan, ellas forman parte de lo que llamábamos ideas previas. Desde esta perspectiva y a fin de revisar las estrategias de enseñanza desarrolladas en la parte “Aproximaciones didácticas” (Archivo 5.1.2), conteste: •

¿cuál de las estrategias de enseñanza vistas utilizaría para identificar en los alumnos sus explicaciones sobre evolución y aproximarlos a las




explicaciones actuales? Explique las razones que lo llevaron a esa elección. 4. Intercambie sus ideas sobre los puntos 2 y 3 con algunos compañeros de curso que figuran en la lista de “Usuarios” que se encuentra en la plataforma de teleformación.

La actividad anterior nos muestra la necesidad de prestar atención tanto en los aspectos procedimentales como lingüísticos de la ciencia. Dijimos anteriormente que la ciencia se expresa en lenguaje preciso. El mismo no solo debe estar presente cuando se indica la evidencia, sino especialmente cuando se precisa el problema, las hipótesis, el análisis de los resultados y las conclusiones, ya que todos ellos darán cuerpo a la teoría. Cada afirmación tiene además un contexto de explicación que le da sentido. Muchas veces, en la docencia, por querer ayudar al alumno a comprender, usamos un lenguaje poco preciso o nos valemos de analogías. Esto puede favorecer la construcción de un error conceptual. De esta forma, el contenido procedimental relacionado con “dar explicaciones precisas”, puede ser motivo de enseñanza y así, estamos aportando a la finalidad de “hablar la ciencia”. Otro aspecto importante de la actividad anterior y de lo explicado hasta ahora, es el papel de los resultados de una investigación y sus interpretaciones, ya que si bien estas se hacen a la luz de las hipótesis (en el marco de investigaciones similares y en el contexto de la teoría de la cual forman parte) puede ocurrir que se verifique o no, tanto la hipótesis como la teoría. Entonces, puede haber reformulación de ambas. De allí que en ciencias, los resultados siempre son considerados provisionales. Analizaremos ahora, la teoría de la evolución en un sentido amplio, incluyendo tanto la selección natural como los avances de la genética moderna. Con esta visión se puede abordar su problemática con bases sólidas. En el comienzo, veremos la genética de las poblaciones.




Ideas básicas de la genética de poblaciones

¿Cómo se transmiten los genes en las poblaciones estables? Para analizar las estrategias de la evolución es preciso comenzar por entender aspectos básicos de la genética de las poblaciones. Ella trata acerca de cómo los genes se heredan de generación en generación, es decir analiza los principios de la genética mendeliana a nivel poblacional. ¿Por qué es básico? Un obstáculo para entender la evolución reside en pensar que los organismos individuales evolucionan. En realidad, las distintas fuerzas evolutivas, como la selección natural por ejemplo, actúan sobre los individuos, pero los individuos no evolucionan en sí mismos. El impacto de las fuerzas evolutivas se vuelve sólo aparente cuando se rastrea cómo una población de organismos cambia en el tiempo. Podemos decir entonces que las poblaciones evolucionan. Y en rigor, podemos adelantar una simple definición de evolución: es un cambio en la composición genética de una población, de modo tal que, en el transcurso del tiempo, los descendientes difieren de sus antecesores. Una población es un grupo de individuos que viven en un área determinada y que pertenecen a la misma especie, en tanto que una especie abarca un grupo de poblaciones cuyos individuos tienen la posibilidad de cruzarse entre ellos y producir descendencia fértil. ¿Cuáles son las características de una población (todas compartidas por la especie)? 6. Todos los individuos tienen caracteres morfológicos, fisiológicos y de comportamiento en común. 7. Las poblaciones muestran variabilidad en la mayoría de dichos caracteres, es decir, son polimórficas. En el hombre baste mencionar cómo varían las poblaciones en color, textura y cantidad de pelo, estatura, color de piel, etcétera. 8. Dentro de la población los individuos comparten un patrimonio génico en común. La información genética reside en los genes y los diferentes individuos de una población tienen el mismo número y tipo de genes. El conjunto de todos los genes de una población es el patrimonio génico, el cual es compartido por todos sus individuos y es pasado a la siguiente generación. Desde luego que no todos los genes estarán representados en cada individuo: cada uno, en el caso de los organismos superiores diploides, puede tener sólo un par de genes de cada tipo. Pero en el patrimonio génico están todos representados: recordemos que generalmente los genes tienen varios (o muchos) alelos. Podemos imaginar al patrimonio génico como un enorme recipiente en el cual están todos y cada uno de los genes de esa Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



población; de ellos, cada individuo tendrá una combinación particular de alelos que lo hace único (dos de cada uno). Los seres heredan genes, no fenotipos, pero los genes que poseen les darán un fenotipo determinado de acuerdo a las condiciones ambientales en que se desarrollen y vivan. ¿Cuáles genes de un individuo están incluidos en una gameta, y posteriormente en un nuevo individuo? El resultado depende de estos cinco factores: 1. La mutación génica (produce nuevos alelos). 2. El entrecruzamiento en la meiosis I (produce nuevas combinaciones de alelos en los cromosomas). 3. La distribución independiente de los cromosomas en meiosis II (mezcla los cromosomas paternos y maternos, ya recombinados, en las gametas). 4. La fecundación (combina diferentes alelos de dos progenitores). 5. Los cambios en el número o la estructura de los cromosomas (conduce a la duplicación, perdida o reubicación de los genes en los cromosomas). El patrimonio génico poblacional y su variabilidad son las bases de la evolución. El modo de analizar tanto su estabilidad como sus posibles cambios es tener en cuenta las frecuencias génicas y genotípicas y detectar variaciones en ellas. Un ejemplo práctico facilita su comprensión. Imaginemos un caso en una población de plantas silvestres con flores de dos colores: blancas o rosadas. El alelo para color de flor rosa, A, es dominante sobre el de color blanco, a. Para simplificar el ejemplo sólo se usa un par de alelos, pero en las poblaciones en general hay varios por cada gen. Supongamos que esta población tiene 500 plantas, 20 de las cuales tienen flores blancas por lo que interpretamos que son homocigotas para el alelo recesivo, siendo su genotipo aa. Las restantes 480 plantas tienen flores rosa y de ellas: 320 son homocigotas (AA) y 160 son heterocigotas (Aa). Como se trata de organismos diploides, hay 1000 copias de estos genes en esta población de 500 individuos. De ellos, 800 son del alelo A porque: 320 x 2 = 640 (de plantas AA) + 160 (de plantas Aa), lo cual indica que la frecuencia del gen A en la población es 800/1000 = 0,8 = 80%, y como hay sólo dos alelos, la frecuencia génica del gen a en la población será de 0,2% = 20%. En relación con las frecuencias génicas están las frecuencias genotípicas de esta población que serían:




AA = 0,64 (320 plantas de 500) Aa = 0,32 (160 plantas de 500) aa = 0,04 (20 plantas de 500).

Ambas frecuencias, génicas y genotípicas, se conocen como la estructura genética de las poblaciones. Observe atentamente el esquema de flujo hipotético de un par de alelos en la figura siguiente:




Figura 7: esquema del flujo hipotético de un par de alelos




Antes de analizar cómo una población puede evolucionar, es preciso conocer teóricamente primero la estructura genética de una población que no evoluciona. Hace más de 100 años, un matemático inglés (Godfrey Hardy, 1877-1947) y un médico alemán (Wilhelm Weinberg, 1862-1937), trabajando independientemente, llegaron a responder cómo puede mantenerse la estructura genética de una población en el tiempo, es decir alcanzar un equilibrio genético. En su honor, se conoce como equilibrio de Hardy-Weinberg, el cual indica que las frecuencias génicas y genotípicas del patrimonio génico de una población permanecen constantes a lo largo de las generaciones, a no ser que actúen otros factores diferentes de la recombinación sexual. En otras palabras, el reordenamiento de genes debido a la meiosis y la fecundación no tiene efecto sobre la estructura genética de la población. Y como ésta no cambia, no hay evolución. Para entender este equilibrio, retomemos la población imaginaria de 500 plantas con flores rosas y blancas. La misma tiene dos genes: A y a con una frecuencia de 0,8 y 0,2, respectivamente. ¿Cómo afectará la recombinación sexual a esta población en la siguiente generación? Partimos de la base que los cruzamientos en la población son al azar, o sea todas las posibles combinaciones de cruzamientos son igualmente factibles. Sería una situación similar a mezclar todas las gametas en un recipiente y extraer al azar de dos a la vez, para determinar el genotipo del nuevo cigoto. Cada vez que se saca una gameta del patrimonio génico al azar, la probabilidad de extraer un alelo A es de 0,8 y la probabilidad de extraer el alelo a es de 0,2. Así, la posibilidad de juntar dos alelos A será de 0,64 (0,8 x 0,8), es decir alrededor del 64% de las plantas de la siguiente generación tendrán el genotipo AA (Fig. 6 b). Del mismo modo, alrededor del 4%, o 0,04 de las plantas de próxima generación serán aa (0,2 x 0,2). Y 32% o 0,32 será la probabilidad de que las plantas sean heterocigotas (Aa), ya que 0,8 x 0,2 = 0,16, y como hay dos posibilidades, 0,16 x 0,16 = 0,32. Para terminar, si hacemos la cuenta final, tendremos nuevamente: 0,8% para el alelo A (0,64 + 0,16, la mitad de 0,32) y 0,2% para el alelo a (0,04 + 0,16, la mitad de 0,32). En pocas palabras, la estructura génica de la población se ha mantenido en la siguiente generación. Este equilibrio Hardy-Weinberg puede expresarse con la siguiente fórmula, en la cual las proporciones de genotipos en un locus génico para el cual hay dos tipos de alelos son: p2 AA + 2 pq Aa + q2 aa = 1 en la cual p es la frecuencia del alelo A y q la frecuencia del alelo a. En una población, sin importar cual es la proporción de los dos tipos de alelos, p + q = 1. Durante la meiosis, cada alelo segrega de su homólogo y ambos quedan en Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



distintas gametas. Por lo tanto, p es también la frecuencia de gametos con alelo A y q la frecuencia de aquellos con alelo a. Para conocer las frecuencias de los tres posibles genotipos de la próxima generación (AA, Aa, aa) se hace el siguiente cálculo en base a las frecuencias de sus gametas:

p A

q a

p A

AA (p2)

Aa (pq)

q a

Aa (pq)

aa (q2)

Las frecuencias de esta nueva generación son entonces igual a 1 e iguales a las de la primera generación: p2 AA + 2 pq Aa + q2 aa = 1 Esta sería una situación hipotética, en la cual una población no está evolucionando con respecto al gen en estudio. Para que no ocurra, deben cumplirse las siguientes condiciones: •

La población debe ser muy grande.

•

La población debe estar aislada de otras poblaciones de la especie.

•

No debe haber mutaciones que aporten nuevos genes a la población.

•

El apareamiento debe ser al azar.

•

El gen en estudio no debe tener efecto en la supervivencia o en la reproducción de los individuos.

Raramente estas cinco condiciones se cumplen en la naturaleza, por lo que se producen cambios en las frecuencias génicas y genotípicas, los cuales llevan a que las especies evolucionen.

¿Cómo puede cambiar la estructura genética de las poblaciones? Los agentes de la evolución son fuerzas que cambian las frecuencias génicas y genotípicas de las poblaciones, o sea su estructura genética, y se los conoce como fuerzas evolutivas primarias. El concepto de equilibrio de Hardy-Weinberg nos ayuda a predecir qué ocurre cuando la población no está evolucionando y es la base para seguir el destino de la estructura genética de una población, generación tras generación. Si las frecuencias génicas y genotípicas se desvían de los valores Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



esperados según el equilibrio de Hardy-Weinberg, entonces la población está evolucionando. Se puede ahora refinar la definición de evolución a escala poblacional: es un cambio en las frecuencias génicas o genotípicas en una población de generación en generación, es decir un cambio en su estructura genética a lo largo del tiempo. Como se trata de cambios en el patrimonio génico a menor escala, a nivel de especie como máximo, se refiere a estos cambios como microevolución. Ocurre microevolución aún cuando cambien las frecuencias génicas de un solo gen, pero desde luego cuantos más genes estén involucrados, más modificaciones se producirán en las poblaciones. Es importante entender que las fuerzas evolutivas surgen a partir de las cinco condiciones básicas para que se cumpla el equilibrio de Hardy-Weinberg: •

Una población en la que no haya mutaciones, porque cuando las mutaciones cambian un alelo por otro distinto, pueden alterar el patrimonio génico.

•

Una población de tamaño grande, porque en una población pequeña, la fuerza conocida como deriva génica, que representa a fluctuaciones azarosas en el patrimonio génico, puede alterar las frecuencias génicas.

•

Una población aislada de otras poblaciones de la especie porque si no lo está, normalmente existe flujo génico, o sea la transferencia de alelos entre poblaciones debido al movimiento de individuos o de gametas, y dicho flujo puede cambiar el patrimonio génico.

•

Una población en la cual el apareamiento sea al azar porque si los individuos seleccionan a sus compañeros sexuales por tener determinados caracteres hereditarios, entonces no hay mezcla al azar de los gametos y el equilibrio Hardy-Weinberg no ocurre.

•

Los genes no deben tener efecto en la supervivencia o en la reproducción de los portadores porque si los genes representan mayor supervivencia o mayor éxito reproductivo de los individuos se altera el patrimonio génico al favorecerse la transmisión de algunos alelos a expensas de otros. Y esto es, en términos genéticos, lo que conocemos como selección natural.

Analicemos ahora cómo actúan estas diversas fuerzas evolutivas primarias y cuáles son sus consecuencias.




Mutaciones Las mutaciones son cambios heredables en el ADN que dan lugar a genes diferentes, o sea producen nuevos alelos. Son la fuente de nuevos genes, algo elemental para la variabilidad genética de las poblaciones. Son importantes cuando son transmitidas a las gametas y pueden así influenciar de alguna manera el patrimonio génico de la población. Pero la mutación sola no tendrá un efecto cuantitativo en una población grande y en una sola generación. ¿Por qué? Porque la mutación en sí misma es un evento excepcional que tiene una tasa que varía según los genes. En promedio, apenas 1 gameta entre 100.000 a 1.000.000 tiene una nueva mutación en un locus génico determinado. Las mutaciones acarrean cambios en la estructura, función o comportamiento de los individuos que pueden disminuir las posibilidades de reproducción y supervivencia de los portadores. A veces tienen efectos drásticos y son consideradas mutaciones letales. En cambio, muchas pueden ser neutrales, es decir ni ayudan ni perjudican a los portadores. Y otras, las menos, pueden ser beneficiosas, aventajando a los organismos que las tienen. Sea cual sea su efecto, como son infrecuentes, tienen poca o ninguna influencia inmediata en las frecuencias génicas de las poblaciones. Sin embargo, son la imprescindible materia prima que proporciona nuevos genes. Estos nuevos genes serán encausados por las otras fuerzas evolutivas que estamos tratando, las cuales sí pueden cambiar sus frecuencias.

Deriva génica Si se tira una moneda 1.000 veces, y salen 700 caras y 300 secas, es de sospechar que esa moneda no debe ser muy buena. Pero si se la tira 10 veces, y salen 7 caras y 3 secas, parece razonable. ¿Por qué? Porque cuanto más pequeña sea la muestra, más probabilidades que haya desviaciones al azar del resultado esperado, que en el caso de las monedas sería obtener la misma cantidad de caras y de secas. Estas diferencias en los resultados se conocen como errores de muestreo y son un factor importante en la genética de poblaciones pequeñas. Si las nuevas generaciones “extraen” sus genes al azar, cuanto más grande sea la población (o muestra) de la cual los obtienen, el patrimonio génico de la generación progenitora estará mejor representado en la siguiente generación, y así sucesivamente. Pero si la población es pequeña, seguramente el patrimonio génico preexistente no estará bien representado en la próxima generación debido a un error de muestreo. En la siguiente figura se muestra, basado en la misma población de plantas de flores rosas (gen A) o blancas (a), un ejemplo de la fluctuación de esos genes en tres generaciones sucesivas. En este ejemplo, se ha “fijado” el alelo A (se conoce como fijación cuando




sólo un alelo de los varios que tenía la población original, permanece en la población resultante) y ha desaparecido el alelo a. Aquí puede apreciarse que a medida que pasan las generaciones se pierde variabilidad genética. Es un caso de microevolución por deriva génica, es decir por cambios en la estructura génica de una población debidos sólo al azar. Los genes que continúan en la población no necesariamente van a llevar caracteres adaptativos y esto puede representar serios riesgos para estas poblaciones: ya que son pequeñas y su patrimonio génico disminuido puede llevar a la extinción de la especie, si este fenómeno afecta a la mayoría de sus poblaciones o si son pocas las poblaciones con las que cuenta esa especie.

Figura 8: esquema de un ejemplo hipotético de deriva génica

Los estudiosos consideran dos posibles formas en que actúa la deriva génica: 1. Cuellos de botella: desastres naturales como terremotos, inundaciones, fuegos o enfermedades contagiosas pueden reducir drásticamente el tamaño de las poblaciones, matando víctimas al azar, sin tener en cuenta su valor adaptativo. Como resultado, el patrimonio genético de la pequeña población sobreviviente difícilmente será representativo de la población original, y a esto se lo conoce como efecto de cuello de botella, como se ilustra en la siguiente figura. Por este efecto, algunos genes que no eran comunes en la población pueden pasar a serlo, otros que eran frecuentes se vuelven escasos, en tanto que algunos pueden perderse por completo.




Figura 9: efecto de un cuello de botella

2. Efectos del fundador: en esta situación, unos pocos individuos colonizan una isla, un lago, o un nuevo hábitat en el cual no había individuos de esa especie. Lógicamente, los primeros fundadores de la nueva colonia son pocos (pueden ser semillas llevadas por el viento que luego originan plantas, aves o insectos que vuelan a ciertos lugares) y es imposible que lleven una muestra del patrimonio génico completo de la especie. Si estos individuos se autofecundan (como en el caso de muchas plantas, o si llegaron unos pocos o apenas dos individuos, uno de cada sexo), los colonizadores se pueden reproducir y originan una nueva población que tendrá una estructura genética distinta de la de la población original.

En la actualidad, la actividad humana está favoreciendo la actuación de la deriva génica. En efecto, el hombre directa o indirectamente está afectando la naturaleza. Nuestras actividades están produciendo significativas disminuciones en las poblaciones autóctonas de numerosas especies. La pesca y caza indiscriminadas, la tala de grandes extensiones de bosques, la construcción de diques y represas muchas veces sin justificación y por intereses económicos de unos pocos, la paulatina extensión de las superficies urbanas y agrícolo-ganaderas, son los casos más claros por los que se facilita que muchas especies sufran deriva génica al disminuir sus poblaciones. Por esta deriva, las especies involucradas pierden genes indiscriminadamente, más allá de su valor adaptativo. Cuando se pierden genes esenciales para alguna función importante, las especies corren serios peligros de extinción. En estos casos, las medidas a tomar incluyen favorecer el aumento del tamaño de las poblaciones afectadas y, si fuera




posible, el aumento de la variabilidad genética a través de cruzamientos con individuos de poblaciones distantes que puedan aportar nuevos genes. Veamos algunos casos concretos. Los elefantes marinos del norte que habitan en California pasaron por un cuello de botella en la década de 1890 cuando cazadores insaciables redujeron la población a apenas 20 individuos. Desde entonces, la especie está protegida en parques nacionales y ha crecido a unos 30.000 individuos. De todas maneras, cuando se estudia su variabilidad genética se observa que son poblaciones muy homogéneas con poca variabilidad, comparada con la que tienen los elefantes marinos de América del Sur. Lo mismo ha sucedido con las chitas, felinos de África conocidos por su velocidad, que fueron cazadas casi hasta la extinción en la década de 1900. Los sobrevivientes llegaron a 20.000 individuos producto de su cruzamiento, es decir cruzamientos entre individuos relacionados por parentesco. La homogeneidad genética que esto origina es muy negativa; entre otras cosas, hay evidencias de que los especímenes actuales son susceptibles de ser afectados por enfermedades que no aquejan a otros felinos y tienen un alto índice de infertilidad. En este triste camino van, entre nuestras especies, la ballena azul, los loros habladores, los monos aulladores, etcétera.

Flujo génico Las poblaciones naturales de una especie pueden estar aisladas entre sí o bien estar en contacto. Aunque viva en regiones diferentes, algunos individuos o sus gametas pueden ponerlas en contacto. Se produce así el llamado flujo génico. Con la emigración, algunos individuos dejan la población. Con la inmigración, otros ingresan a la misma. En ambos casos, las frecuencias génicas pueden cambiar por el flujo de genes entre las poblaciones, siempre y cuando los individuos en cuestión se crucen entre sí. Como ejemplos de las posibles vías de comunicación entre las poblaciones, se citan pájaros o mamíferos que pueden viajar distancias considerables, granos de polen, esporas o semillas livianas que pueden ser transportados por el viento, pequeños frutos o semillas llevados exteriormente por animales (pegados al plumaje o a los pelos), o bien interiormente en su tracto digestivo cuando son comidos por ellos, si después pueden germinar. Si el flujo génico entre poblaciones es muy grande, las mismas tienden a uniformarse genéticamente ya que se reducen las diferencias entre ellas.

Apareamiento no al azar Para que se cumpla la regla de Hardy-Weinberg, los individuos deben elegir sus compañeros sexuales al azar. Los apareamientos no al azar pueden hacer que las poblaciones cambien su estructura genética. A menudo, los organismos se aparean con otros vecinos o que viven cerca, lo que hace que a la larga, todos los individuos de Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



esa población estén emparentados. Sería como promover auto cruzamientos. El caso extremo lo representan especies que pueden autofecundarse por ser hermafroditas. El auto cruzamiento ocasiona que los genotipos cambien de las proporciones esperadas en equilibrio, ya que se aumenta la cantidad de homocigotos y se disminuye la cantidad de heterocigotos. Entonces, la población tendrá una mayor cantidad de organismos con el fenotipo recesivo que serían menos frecuentes en otra situación. Otro caso es el de los organismos que tienen apareamientos preferenciales, es decir que eligen a sus compañeros sexuales por alguna característica, por ejemplo especies de sapo que tienden a elegir compañeros sexuales de tamaño similar. De todos modos, estos apareamientos no al azar no afectan en general las frecuencias génicas del patrimonio genético de la población, pero sí puede afectar la frecuencia de genotipos, y así, contribuir a la evolución del grupo.

Selección natural Los distintos individuos en las poblaciones tienen variabilidad genética, la que puede influir en el éxito de su reproducción: no todos sobreviven y se reproducen de la misma manera en un ambiente particular. Por lo tanto, algunos contribuyen con más descendencia que otros a la próxima generación y, como resultado, cambian las frecuencias génicas en la población. Este éxito diferencial en la reproducción se conoce como selección natural. En el ejemplo de la población imaginaria de plantas con flores rosadas y blancas, podría ser que, por alguna razón, las plantas con flores rosa dejen más descendencia que las de flores blancas; por ejemplo si las flores blancas fueran más visibles a insectos herbívoros y las comieran preferentemente. Así, la frecuencia del alelo a declinaría en el patrimonio génico y la del alelo A aumentaría. De todos los agentes que cambian el patrimonio génico, solo la selección puede adaptar una población al medio. La selección natural acumula y mantiene los genotipos favorables en una población. Si el medio cambia, la selección responde favoreciendo otros genotipos adaptados a las nuevas condiciones. Pero el grado de adaptación puede abarcar únicamente a las posibilidades de la variabilidad genética presente en la población. Por ello, antes de analizar el proceso de adaptación por selección natural, es primordial examinar las bases genéticas de la variación que hacen posible que las poblaciones evolucionen.

Variación genética: el sustrato sobre el cual actúa la selección En todas las poblaciones de las especies que se reproducen sexualmente ocurre variación individual. Ahora bien, no toda la variación que se observa en una población es heredable. El fenotipo es el producto acumulativo de un genotipo heredado y de




una multitud de influencias ambientales. Así, los físicoculturistas cambian dramáticamente su fenotipo, pero esa modificación no es heredable. Solo la variación que tiene un componente genético puede tener consecuencias evolutivas. Los principales factores que favorecen la variabilidad son la mutación y la recombinación sexual (los eventos meióticos de entrecruzamiento y distribución al azar de los cromosomas homólogos previos a la formación de las gametas, y la posterior unión de dos gametas de individuos distintos). Hay dos tipos de variación: Dentro de las poblaciones: a este tipo de variación contribuyen tanto caracteres cuantitativos como cualitativos. Los cuantitativos varían en un continuo y usualmente tienen herencia poligénica, es decir varios genes intervienen en su expresión. Por ejemplo, en la población de flores rosa/blanca, la altura de las plantas podría variar desde plantas muy bajas a muy altas. Los caracteres cualitativos (como el color de flor) normalmente dependen de un gen que puede tener varios alelos (dos en este caso). Estas variaciones conforman el polimorfismo de las poblaciones que se puede medir calculando el porcentaje promedio de loci que son heterocigotas en los individuos de la población o bien el porcentaje de loci que tienen dos o más alelos. Entre poblaciones: la mayoría de las especies exhiben variación geográfica, o sea diferencias en la estructura genética entre poblaciones de distintos lugares. Algunos factores ambientales probablemente sean diferentes de un lugar a otro y la selección natural puede contribuir a esa variación geográfica. En el ejemplo de plantas con flores rosa/blanca, podría ocurrir que en alguna población los genes recesivos (flores blancas) sean más abundantes que los dominantes (flores rosadas), porque en dicha población haya polinizadores que las prefieran y que contribuyan a su mayor descendencia. También podría suceder que si estas plantas viven en un gradiente altitudinal que va aumentando paulatinamente, por ejemplo de la base hasta la cima de una montaña, la altura de las plantas varíe de muy altas en la base hasta achaparradas en la cima. Hay factores que hacen que, a pesar de que la selección natural reduce la variación poblacional al favorecer ciertos genotipos en desmedro de otros, ayudan a que la variación se mantenga. La diploidía de la mayoría de los eucariotas es uno de ellos, ya que en los organismos heterocigotas, por no manifestarse, se ocultan genes recesivos. Otro caso es la preservación de la variación en lo que se denomina ventaja de los heterocigotas. Si individuos heterocigotas para un locus particular tienen mayor supervivencia y mayor éxito reproductivo, ambos alelos serán mantenidos en la




población. Por ejemplo, en poblaciones de maíz, en las que los individuos se cruzan entre sí por mucho tiempo, aumenta la proporción de genes en homocigosis y las plantas se vuelven de tamaño pequeño y son susceptibles a varias pestes; al contrario, cuando los individuos son heterocigotas para muchos genes producen plantas vigorosas. Existe asimismo lo que se conoce como selección dependiente de la frecuencia, en la cual el éxito reproductivo de una forma fenotípica cualquiera disminuye si dicho tipo se vuelve muy común en la población. De esta manera, se favorece la existencia de una población polimórfica con muchos tipos diferentes. Debe mencionarse, por último, la llamada variación neutral. Se trata de variación que no tiene impacto en la reproducción o la supervivencia de los portadores: pequeñas diferencias en proteínas y enzimas que no tienen significado estructural ni funcional, por lo que no otorgan ventajas ni desventajas a sus portadores. Así, constituye un enorme reservorio de variación en el patrimonio génico. Aunque es difícil saber con certeza hasta qué punto la variación genética es neutral, es muy común en las poblaciones naturales. Este tipo de variabilidad es la que se usa en los análisis forenses del ADN.

La selección natural como mecanismo de evolución adaptativa La evolución adaptativa es una suerte de azar y selección: azar en el origen de nuevas combinaciones genéticas (por mutación y recombinación sexual) y la misma selección natural que escoge la propagación de algunas variantes sobre otras. A partir del rango de variabilidad disponible en las poblaciones, la selección aumenta las frecuencias de ciertos genotipos contribuyendo a la adaptación de esos organismos al medio. Analicemos aspectos básicos de la selección. Eficacia darwiniana o biológica. La literatura está plagada de expresiones como: lucha por la existencia o supervivencia del más apto, las cuales conducen a veces a conclusiones equivocadas. Si bien es verdad que ocurre así en muchos casos de especies de animales complejos, cuyos machos compiten por el privilegio de aparearse, el éxito reproductivo es generalmente un proceso más sutil y pasivo. Una anémona de mar puede producir más huevos porque es más eficiente en tomar alimento del agua. Individuos de una especie de plantas pueden dejar más semillas porque atraen más efectivamente a polinizadores por su color y aroma florales. La eficacia darwiniana de un genotipo es la contribución relativa que hace un individuo al patrimonio génico de la siguiente generación, comparado con la contribución de otros genotipos; por ejemplo, si en la población con flores rosa/blanca, las plantas de genotipo AA o Aa (rosa) se reproducen proporcionalmente más que las plantas de genotipo aa (blanco), se supone como 1 la eficacia de los genotipos AA y Aa, y si comparado con ese valor, las plantas aa tienen un 80% de dicha descendencia, se calcula que su eficiencia es de 0,8. Es decir, se toma 1 como la




máxima eficacia reproductiva de un genotipo, y a partir de ese valor se calcula la eficacia relativa de los otros genotipos. La supervivencia de por sí no garantiza el proceso reproductivo. La eficacia darwiniana sería 0 para plantas o animales estériles, aunque sean robustos e incluso sobrevivan a otros miembros de la población. Pero, desde luego, la supervivencia es un prerequisito para la reproducción, en tanto que la longevidad aumenta la eficacia si resulta en mayor descendencia que otros individuos. Hay que tener en cuenta que el fenotipo de los organismos se expone al medio y no su genotipo, pero la selección al actuar sobre los fenotipos, indirectamente adapta a la población al medio aumentando o manteniendo genotipos favorables en el patrimonio génico. Tres efectos distintos de la selección. La selección natural puede afectar la frecuencia de un carácter heredable en una población de tres maneras diferentes. Sin embargo, el mecanismo básico de la selección es el mismo en todos los casos.

1. Selección estabilizadora (observar atentamente la lámina siguiente): actúa en contra de los fenotipos extremos, favoreciendo las variantes intermedias más comunes. Este tipo de selección reduce la variabilidad, manteniendo el fenotipo más frecuente y tendiendo a contrarrestar los efectos de la mutación, el flujo génico y la deriva génica. Por ejemplo, la selección estabilizadora mantiene la mayoría de los nacimientos humanos en el rango de 3-4 kg., ya que los bebés menores o mayores de ese rango presentan comparativamente mayor mortalidad infantil.




Lámina XIII

2. Selección direccional (observar atentamente en la lámina anterior):es frecuente en períodos de cambios ambientales, cuando los miembros de una población migran a un nuevo hábitat con diferentes condiciones ambientales, o cuando aparece una mutación que resulta ser adaptativa. Cambia la curva de frecuencia de un carácter fenotípico en una dirección determinada, favoreciendo a individuos inicialmente infrecuentes y que se desviaban del promedio para ese carácter. El uso indiscriminado de pesticidas en agricultura trajo como consecuencia una selección direccional de ciertas poblaciones. Las primeras aplicaciones mataban la mayoría de los insectos, gusanos, hongos u otras pestes a las que iban dirigidas. Sin embargo, unos pocos individuos podían sobrevivir ya que tenían capacidad innata de resistir a esas sustancias químicas. Así, estos tipos resistentes sobrevivían y se reproducían, y, a medida que pasaron las generaciones, toda la población se volvía resistente. En este caso, los productos químicos usados actúan como agente de la selección. La misma situación se desencadena con resistencia de bacterias a antibióticos usados en medicina. Al principio tienen el efecto deseado, pero con el tiempo se vuelven ineficaces ya que las pocas bacterias naturalmente resistentes sobreviven y son seleccionadas, reproduciéndose y formando cepas resistentes.


Le proponemos a continuación una actividad que le permitirá revisar lo visto desde un ejemplo y pensar en una transferencia didáctica

I.- Lea el siguiente ejemplo y analícelo respondiendo a las preguntas que aparecen a continuación:

Especies inglesas de mariposas nocturnas se alimentan y aparean de noche, en tanto que duermen de día posadas en los troncos de árboles. Su coloración es importante porque evita que los pájaros las coman mientras duermen. De este modo, suelen presentar un color que pasa inadvertido en el tronco. Cerca de Manchester, en 1850, Inglaterra, los árboles estaban normalmente cubiertos de líquenes y los colores de estas polillas eran moteados en un rango que iba del gris claro a casi negro, siendo muy raras las formas negras y muy comunes las formas grises. Sin embargo, algunas mariposas eran de color oscuro. Estas eran fácilmente vistas por los pájaros, tenían entonces una mayor probabilidad de servirles de alimento. Como consecuencia de la revolución industrial iniciada en la década de 1850, aumentó la contaminación ambiental y los líquenes, muy sensibles a ella, comenzaron a desaparecer




de los troncos, los cuales se oscurecieron de La mayoría de las mariposas en la zona industrial de Manchester ahora son oscuras y solo unas pocas de color claro. A partir de 1952, se inició un estricto control de la polución y los líquenes volvieron a ser abundantes; con ellos, las polillas grises empezaron a ser más frecuentes. En la siguiente figura se puede apreciar la diferencia entre los tipos de polillas en su ambiente.

Lámina XIV

a)

¿Por qué empiezan las mariposas oscuras a ser más abundantes que las claras? Emitan hipótesis que les permitan comprender el fenómeno ocurrido.

b)

¿Se adaptan las mariposas de modo que cambia su color durante la vida?

c)

¿Cambia el medio ambiente a las mariposas? ¿Cómo cambian de color?

II. Este ejemplo podría analizarse desde la perspectiva de Lamarck y también desde la de Darwin. Imagine ambas posibilidades y explíquelas a) b)

¿A cuál de ellas corresponde la hipótesis que planteó? Complete las partes que pueda de una V de Gowin, con los datos de este ejemplo.



c)


¿Cómo organizaría la clase para revisar desde este ejemplo los planteos de la teoría?, ¿Qué estrategias de enseñanza de las trabajadas, utilizaría? Le puede ayudar pensar en qué momento usará la V y para qué. La pregunta que le proponemos en 1. a) puede ser la que inicie el completamiento de la V.

III. Intercambie información para realizar la V de Gowin con algunos de sus compañeros de curso a través de la lista de “Usuarios”.

El análisis de un conjunto de hechos, como los relatados en el ejercicio anterior, requiere un marco interpretativo que pueda ayudar a explicar su ocurrencia. Dicho marco corresponde a la teoría de una ciencia. En este caso corresponde a un efecto de la selección. Esta actividad, además, permite concretar la sugerencia de la didáctica de las ciencias actual, relacionada con establecer un paralelo entre la dimensión semántica (conceptual) y la dimensión sintáctica (procedimental). Con el uso de la V de Gowin se puede representar dicha relación e identificar el camino que une la teoría, la metodología y los hechos. Terminada la actividad Nº 29, retomaremos los efectos de la selección natural. El tercero se trata de: Selección diversificadora o disruptiva (ver lámina a continuación): ocurre cuando las condiciones ambientales son variadas, de modo tal que favorecen a individuos en los dos extremos del rango fenotípico, en desmedro de los intermedios. Una especie africana de pinzones comedores de semillas, de Camerún, sirve de ejemplo. En estas aves, se detectaron variaciones inusuales en el tamaño de los picos: largos o cortos, sin tamaños intermedios, patrón que se observa tanto en machos como en hembras en todo su rango geográfico. Se estima que este hecho se relaciona con su habilidad para romper semillas. Los bosques en los que habitan se inundan en la estación húmeda, en tanto que hay incendios en la época seca. Dos especies de plantas de la familia Ciperáceas dominan en la región: una con semillas duras y otra con semillas blandas. Cuando los pinzones se reproducen, ambas semillas son abundantes. Todos los pájaros prefieren las semillas blandas mientras puedan conseguirlas, pero durante la sequía, la comida escasea. En esta época, la supervivencia de los jóvenes pinzones depende de la competencia por los recursos disponibles. Individuos con picos muy largos, muy cortos, o de tamaño intermedio no pueden alimentarse eficientemente en los dos tipos de semilla más abundantes y Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



sobreviven poco. En cambio, individuos con picos largos son más eficientes para romper las semillas duras y los de picos cortos para las semillas blandas. Por ello, ambos tipos sobreviven y se reproducen. Asimismo, se hicieron cruzamientos experimentales y se evidenció que el tamaño de pico es un carácter hereditario que depende de un único gen.

Lámina XIII

4. Selección sexual. machos y hembras de muchas especies de animales tienen marcadas diferencias en su fenotipo, sobre todo en mamíferos y aves. Esta distinción se conoce como dimorfismo sexual. Involucran diferencias de tamaño, colorido y adornos varios, como melenas, cornamentas, etc., siendo en general el macho el sexo más vistoso: cuanto más llamativos, más atractivos para las hembras. Muchas de estas características (como cuernos) son usadas para competencia directa entre machos. Lo significativo es que la mayoría de estos caracteres no parecen ser adaptativos en términos generales; por ejemplo, plumajes muy llamativos pueden ser dificultosos en el medio y pueden atraer con facilidad a predadores. Pero si son útiles en para atraer hembras, serán favorecidos por la selección natural al aumentar el éxito reproductivo de los portadores. Se establece entonces una suerte de compromiso entre las dos fuerzas selectivas. Las hembras son los principales agentes de la selección al ejercer un control directo sobre el éxito reproductivo cuando eligen a sus compañeros sexuales.




La selección no produce organismos "perfectos" La entidad sujeta a la selección natural es el organismo completo, es decir una integración de muchos caracteres fenotípicos (físicos, fisiológicos, de comportamiento, etcétera), los cuales dependen de diversos alelos. Por ello, algunos genes que no contribuyan al éxito del organismo o incluso que no sean adaptativos pueden perpetuarse si están presentes en organismos que presentan una eficacia darwiniana alta. Así, la selección natural no puede producir organismos totalmente adaptados al medio, entre otras causas por las siguientes: 1. Los organismos están sujetos a restricciones históricas. Cada especie tiene una historia evolutiva que se remonta en el tiempo a formas ancestrales. A partir de ellas, se van modelando los organismos por las distintas fuerzas evolutivas, de tal modo que la evolución va modificando sobre las situaciones ya establecidas, sin poder cambiar radicalmente todas las estructuras y las funciones. 2. Las adaptaciones son, en general, compromisos. Los organismos efectúan muchas actividades y no siempre son eficaces en todas ellas. Por ejemplo, los lobos marinos nadan excelentemente, pero son pobres caminadores, estableciéndose un compromiso entre la eficacia de ambas actividades. 3. No toda la evolución es adaptativa pues el azar afecta en gran medida la estructura genética de las poblaciones con fuerzas como la deriva génica, entre otras. 4. La selección solo puede escoger dentro de las variaciones que existen en las poblaciones, de tal modo que las variantes más eficaces pueden no tener todos los caracteres ideales.

Una síntesis de las fuerzas evolutivas analizadas Fuerza

Efecto

Evolutiva Mutaciones

Cambios heredables en el ADN originados por azar.

Deriva génica

Fluctuación al azar de la estructura génica en el tiempo.

Flujo génico

Cambios en la estructura génica de las poblaciones por individuos que emigran o que inmigran de ellas.

Apareamiento

Cambios en las frecuencias genotípicas por auto cruzamiento o apareamiento

no al azar

preferencial de los organismos.

Selección

Cambio o estabilización de la estructura genética de una población como

natural

resultado de diferencias en la supervivencia y en la reproducción entre sus distintos individuos.




Herencia lamarckiana

¿Existe la herencia lamarckiana? La teoría de Lamarck de la herencia de los caracteres adquiridos fue considerada como una idea obsoleta y hasta ridícula, desde su formulación hasta prácticamente nuestros días. En los libros de texto, tanto de nivel secundario como universitario, en general, se la acepta. El propio Lamarck es apenas visto como un pionero del evolucionismo, un dato de curiosidad histórica. Esta actitud escéptica hacia la herencia de los caracteres adquiridos es probable que se deba, en parte, al politizado debate que mantuvieron entre 1940 y 1950 los genetistas occidentales con el mejorador vegetal soviético Trofim Lysenko, quién adhirió a los conceptos de Lamarck por razones ideológicas. Sin embargo, hay un número sorprendente de citas bien documentadas sobre este fenómeno y en la actualidad se piensa que ha jugado un importante papel en acelerar la evolución. En efecto, hay observaciones fehacientes, concernientes a la herencia de los caracteres adquiridos, que son totalmente compatibles con los conceptos actuales de genética molecular. La herencia de los caracteres adquiridos puede coexistir confortablemente con la herencia mendeliana. Así, una nueva perspectiva de la herencia y de la evolución está en curso. El primer tema que debe ser aclarado es qué se entiende por caracteres adquiridos, una distinción que no fue hecha históricamente, y que ha contribuido a que se negara su existencia de manera sistemática. Por lo común, se interpretó que estas características eran modificaciones fenotípicas recientemente adquiridas por un organismo, las cuales serían heredadas por la próxima generación, es decir estarían determinadas por material genético. En este caso, tanto la genética como la biología molecular han producido evidencias convincentes acerca de que modificaciones ocurridas en una parte del cuerpo de un organismo multicelular, no pueden generar cambios en el material genético de sus células gaméticas, de modo que los rasgos implicados puedan transmitirse a la descendencia; esta premisa es igualmente válida para seres unicelulares. En otras palabras, por más que un fisiculturista logre un gran desarrollo muscular, no conseguirá que sus hijos lo hereden. Los sistemas de herencia de los caracteres adquiridos de los que se tienen evidencias concretas, se definen operacionalmente con el siguiente patrón experimental: organismos individuales o cultivos de células incubadas en un medio particular son expuestas a un tratamiento físico o químico, bajo condiciones que permiten poco o ningún crecimiento, descartándose así la selección de mutantes. Luego de la exposición, se regresan los organismos a su ambiente original, y todos o algunos de los organismos o células tratadas exhiben nuevas características que son heredadas por las generaciones subsiguientes. Esta fenomenología es completamente Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



contraria al comportamiento esperado en la herencia mendeliana, pero concuerda con lo previsto por la herencia de los caracteres adquiridas de Lamarck, aunque en distintos términos. Algunos ejemplos lo pondrán en claro. En una bacteria en crecimiento, su rígida pared celular es simultáneamente sintetizada y destruida por enzimas. Si un experimentador remueve por completo la pared celular de una bacteria, se rompe el balance entre síntesis y destrucción, por lo que la bacteria continúa creciendo y multiplicándose indefinidamente, pero sin pared celular. Otro caso lo encontramos en el protista Euglena, un eucariota unicelular con cloroplastos. Si se lo trata por seis días con estreptomicina, pierde sus cloroplastos, los cuales no pueden ser originados nuevamente ya que son autoreplicables. No obstante, puede sobrevivir sin fotosintetizar y transmite esta condición adquirida a sus descendientes. Puede ocurrir también la adquisición de ácido nucleico foráneo proveniente de plásmidos, pequeñas moléculas circulares de ADN que se encuentran en bacterias e incluyen genes separados del cromosoma bacteriano. Cuando las bacterias adquieren un plásmido que no poseían, adquieren material genético que es heredado por las células hijas. Material genético de virus también puede ser transmitido a la progenie y puede transformarse en parte permanente de la herencia de un organismo. Por ejemplo, se ha estimado que los cromosomas del ratón contienen unos 25.000 genes de retrovirus adquiridos a través del tiempo por medio de infección. El origen de las células eucariotas, que se desarrollará en el capítulo 7, proporciona otro caso. Se considera que estas células adquirieron cloroplastos y mitocondrias de células procariotas endosimbiontes que tenían capacidad de fotosintetizar y de respirar, respectivamente. Una vez que quedaron incluidas en las primeras células, sus descendientes las mantuvieron hasta nuestros días en los organismos eucariotas actuales, en los cuales se autoreplican cada vez que cada célula se divide. En síntesis, tratamientos por agentes físicos, químicos o biológicos en ciertos sistemas unicelulares u organismos pluricelulares pueden inducirles cambios en algunas características particulares, las cuales son transmitidas hereditariamente a la siguiente generación. Los casos se agrupan en dos tipos: extranucleico, en el que la expresión génica se ha estabilizado en un nuevo equilibrio o en un nuevo patrón morfogenético, como sucede en las bacterias despojadas de su pared celular, y nucleico, en el que se pierde ADN no esencial, como en el caso de Euglena que pierde sus cloroplastos, o bien se adquiere un nuevo elemento de ácido nucleico, como en los casos que involucran plásmidos o virus que aportan genes. Si incluimos en el concepto de caracteres adquiridos a los endosimbiontes y a genes foráneos introducidos a través de infección viral, de plásmidos y de bacterias, es evidente que estas adquisiciones han jugado un papel importante en la evolución. Estos caracteres adquiridos heredables aportan cambios repentinos que pueden ser adaptativos y tener un impacto directo en la evolución. Esta herencia se aplica siempre




en organismos unicelulares, pero en organismos pluricelulares solo los caracteres del llamado tipo nucleico son heredables. Los ejemplos que Lamarck aportara en su momento no son adecuados, pero sí la esencia de su hipótesis, que se mantiene intacta a través de los años, con ejemplos completamente compatibles con los conocimientos vigentes de genética molecular.




Otras Aproximaciones didácticas

Lo que se enseña al enseñar una teoría científica Decíamos al comienzo que lo novedoso, hoy, no son tanto los contenidos como los usos que se hacen del conocimiento, las actitudes que generan y la relación de la ciencia con la tecnología y la sociedad. En nuestra disciplina son numerosos los ejemplos que lo confirman. En el caso del tema de evolución y el análisis que hemos comenzado en este capítulo del módulo II supone una actitud reflexiva y científica que permita comprender el rol de las teorías en la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias. Las teorías científicas, como expresa Duschl (1997), son la piedra angular de las ciencias. Representan nuestras mejores creencias razonadas sobre el mundo que nos rodea. Son una síntesis de hechos, objetivos y métodos de la ciencia. Ellas progresan en el tiempo, pero siempre hay un comienzo. Como vimos, una nueva teoría se recibe en general con escepticismo y solo algunas pasan las pruebas establecidas por la comunidad científica. Son las teorías quienes determinan cuáles son las cuestiones fundamentales a investigar, qué metodologías emplear y si aceptar o rechazar los resultados de las investigaciones. En cada época histórica cada disciplina se identifica por sus teorías centrales. En nuestro caso por ejemplo para la biología del siglo XVIII la vida se clasificaba según los hábitat (nadar, volar, etcétera.) y la diversidad se explicaba por leyes espirituales. En el siglo XIX y XX comienzan las clasificaciones morfológicas y la diversidad se explica desde la genética y la evolución. Desde la enseñanza se debe pensar en actividades que exploren estos cambios en la ciencia y si es posible se relacionen con las propias concepciones. Reconstruir el proceso histórico de conformación de una teoría permite recrear los consensos y disensos que contribuyeron a nuestro conocimiento actual. La ciencia, entonces, es una actividad cognitiva y es bueno que los alumnos examinen el camino y la toma de decisiones de los científicos, así como identificar la evolución racional del conocimiento científico. Las preguntas que según Duschl pueden guiar el aprendizaje de una teoría son: a) ¿Cuáles son los conocimientos básicos de la teoría? Esto ayuda a identificar los conceptos nucleares. En el caso de Lamarck estarán relacionados al ambiente, a cambios en el individuo, a características adquiridas, etcétera. En




cambio, para Darwin serán la población, la lucha por la existencia, la adaptación y la selección natural. b) ¿Cuáles son los criterios empíricos de la teoría? Aquí, se consideran los métodos de recolección de datos que se han empleado. Por ejemplo, el compromiso metodológico de Darwin fue definir la especie en términos de población, lo cual requiere una recolección de datos particular. Lo anterior revaloriza el método experimental de Mendel que se trató en el módulo I, capítulo 4. c) ¿Cómo encaja esta teoría con otras de la disciplina y de otras disciplinas? Desde aquí se puede tener una perspectiva del desarrollo histórico de los enunciados teóricos. Por ejemplo, Darwin a diferencia de Lamarck, tomó como condiciones iniciales los aportes de la geología británica. Como vimos, la moderna teoría de la evolución biológica, también es un ejemplo de los esquemas interdisciplinares que contribuyen al desarrollo del conocimiento de la Tierra. Los aportes de la geología fueron esenciales. Pero las teorías no son solo jerarquías y redes de contenidos conceptuales, integran también los procedimentales y actitudinales. Baste revisar ambos lados de la V de Gowin, aplicada al análisis de cualquier teoría.




Secuenciación de contenidos procedimentales

Al comienzo hemos hablado de selección de contenidos y en general nos referimos a los conceptuales, pero los contenidos procedimentales también se pueden secuenciar. Del mismo modo que los conceptuales, aquí los criterios de selección se relacionan con la relevancia que tienen desde la lógica de la disciplina, las exigencias cognitivas que demandan, los conocimientos previos que poseen los alumnos y la utilidad formativa que brindan. Además, podemos pensar en ellos como en una secuencia y a su vez cada uno con grados de complejidad diferente. Si usted retoma las estrategias de enseñanza del comienzo del capítulo y las actividades que le planteamos verá que en todas ellos hay contenidos procedimentales como motivo de la enseñanza. Los mismos varían según a la estrategia elegida. En general los contenidos procedimentales incluyen: 9. Habilidades de investigación: identificación de problemas, formulación de hipótesis, relacionar variables, diseñar experimentos, observar, medir, clasificar y secuenciar, utilización de técnicas de interpretación y análisis de datos, utilización de modelos, elaboración de conclusiones, etcétera. 10. Destrezas manuales: manejo de materiales y realización de montajes, construcción de aparatos, máquinas, simulaciones, etcétera. 11. Comunicación: análisis de materiales escritos o audiovisuales, utilización de diversas fuentes, elaboración de informes o ensayos, etcétera. Al igual que los contenidos conceptuales, los procedimentales, no se presentan aislados ni separados de los otros procesos o de los conceptos y actitudes. Su diferenciación tiene una finalidad educativa que ya aclaramos en capítulos anteriores. Por ejemplo, al plantear un problema como el de las mariposas (actividad 3), se pudo además de transferir los conceptos de las teorías de Darwin y Lamarck, poner en juego la formulación de hipótesis y la reflexión teórica. De esta forma, si bien podemos seleccionar y ordenar secuencialmente, en el diseño de la UD, los contenidos conceptuales y procedimentales, solo podremos hacer un planteo preciso al seleccionar las actividades en el marco de una estrategia de enseñanza. Pero esto es tema para el próximo capítulo. Ahora le proponemos seguir trabajando con la “Actividad de integración” y las “Actividades de autoevaluación”.




Antes, unas reflexiones de cierre: ¿Cómo se puede entender todo en un día?

Chuang Tsé Quién desea guiar a otros, debe aprender a ser discípulo.

Michael Green




Actividad de integración


La teoría de Darwin nos permite analizar un ejemplo concreto de teoría científica, en lo que respecta tanto a su estructura lógica como a los problemas que planteó su contrastación y el contexto socio histórico en que fue propuesta. Realizaremos este análisis tomando como referencia a Klimovsky (1994) adaptado a lo trabajado hasta ahora. Le puede ser de utilidad el esquema síntesis sobre la teoría de Darwin que le presentamos a continuación. 1. Observe atentamente el siguiente esquema donde se presentan las hipótesis sobre las que se basó Darwin para armar su teoría y lea el análisis que se halla debajo. Malthus-Darwin H1

Darwin H2

Crecimiento geométrico

El número de organismos está acotado

H3 variaciones

H4 Lucha por la existencia

H5 Supervivencia del más apto H6 Selección natural

Pinzones de Galápagos

Melanismo industrial




Las hipótesis 1, 2 y 3 son las hipótesis principales. De las dos primeras, formuladas a partir de ideas de Malthus, se deduce la hipótesis derivada 4 conocida como lucha por la existencia. Recordemos que hoy en día esta idea no se refiere a una lucha o guerra entre individuos sino más bien a un fenómeno de competencia. De esta hipótesis 4 Darwin deduce la hipótesis 5, llamada supervivencia del más apto. La otra hipótesis fundamental es la hipótesis 3 relacionada con las variaciones. De la hipótesis 5 (supervivencia del más apto) y la hipótesis 3 (existencia de variaciones), Darwin propone lo que sería el eje de su teoría; la hipótesis 6 sobre selección natural. A partir de ella se pueden explicar procesos y hechos como los relacionados con los antibióticos, polillas, etc. Es decir, que a partir de esta hipótesis se pueden hacer deducciones que permiten explicar distintos fenómenos. 2. Conteste las siguientes preguntas: a) A qué se refiere la hipótesis 4, lucha por la existencia? b) Tenga en cuenta que la hipótesis sobre variaciones es una de las que más sufrió modificaciones por los neodarawinistas. ¿Podría explicar cómo la pensó Darwin y cómo luego fue modificada por los neodarwinistas? 3. Resuelva las siguientes consignas: a) Elija cuatro colegas y compañeros del curso de la lista de “Usuarios” de la plataforma de teleformación e intercambie opiniones acerca del siguiente interrogante: “La teoría de la evolución, ¿es una teoría probada o no?” b) Liste todos los comentarios a favor o en contra de la comprobación de esta teoría. c) Organice dicha información en un mapa conceptual. d) Diseñe una UD sobre el tema de evolución: especifique su estructura, redacte los objetivos que perseguiría y establezca la secuencia de contenidos. Represéntela con la forma más adecuada (mapa, V o epítome) usando expresiones afirmativas, proposicionales o interrogativas.

La actividad anterior le debe haber permitido integrar lo visto en este capítulo. No olvide que su resolución de esta actividad debe ser enviada al tutor para su evaluación. Utilice para ello el correo electrónico.




Actividades de autoevaluación

AC T I V I D AD N º 1

1.- A continuación le presentamos un texto adaptado de: http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/25/htm/sec_5.htm A partir de él podrá responder interrogantes donde integrará algunos conceptos de genética con conceptos de evolución. “Una de las tribus bantú de África habitó por mucho tiempo en la parte este del continente. Hace tiempo, esta tribu emigró hacia las grandes planicies del centro de África. Como ocurre en la mayoría de los casos, la migración de una población de un lugar en el que está adaptada a otro distinto trae como consecuencia que los individuos se enfrenten a un medio al que no están tan bien adaptados. Para los bantú no fue diferente. Encontraron que en su nuevo ambiente había malaria, enfermedad desconocida en el lugar del que venían. Es seguro que la mortalidad por malaria (en la que un parásito de los glóbulos rojos de nuestra sangre produce la muerte) fue muy alta en las primeras generaciones, pero curiosamente un día alguien empezó a notar que algunos individuos eran resistentes a la enfermedad. Al mismo tiempo que esto sucedía apareció otra característica en la población: un tipo de anemia que también producía la muerte y que ahora se llama anemia falciforme. En esta enfermedad los glóbulos rojos de la sangre en vez de ser redondeados tienen forma de media luna, y por tanto fijan oxígeno con menor eficiencia que lo que lo hacen los glóbulos normales redondeados. A causa de esto el metabolismo y la energía disponibles para el organismo son menores que lo normal y el individuo, después de sufrir por un tiempo la anemia, muere. El porcentaje de individuos con esta enfermedad que llega a reproducirse es tan sólo del 20 por ciento. ¿Qué hace a un individuo anémico? El análisis de los hijos del 20% de los individuos anémicos que sí se reproducen nos enseñó la forma en la que esta enfermedad se hereda. Los resultados muestran un mecanismo mendeliano de herencia con un gene, el que produce la anemia, que no se expresa en presencia del gene normal, es decir un gen recesivo. Si llamamos al gen de la anemia S y al normal A, los individuos con anemia que recibieron el de su papá y de su mamá serán SS. Los que no la tienen podrían ser AS, en donde el gene S no se expresa porque es recesivo, o AA, que no tienen el gene de la anemia.

¿Por qué es bueno en África ser anémico? Pero... ¿qué relación hay entre la anemia y la malaria? Ya vimos que aquellos individuos que tienen los dos genes SS tendrán anemia y muy probablemente morirán. Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



Sin embargo, aquellos que logran sobrevivir son resistentes a la malaria: el parásito no puede invadir los glóbulos rojos que no son redondeados. Por otro lado, los individuos que tienen ambos genes A no son anémicos, pero son sensibles al parásito de la malaria. Imaginemos ahora que en una población hay cinco individuos anémicos (SS) y cinco individuos normales (AA). De los cinco anémicos sólo uno sobrevivirá y formará una familia con un individuo normal (AA). Consecuentemente todos los hijos de este matrimonio serán AS. Si los demás individuos normales se casan entre sí, todos sus hijos serán AA también. Supongamos además que cada pareja tiene dos hijos. La población en la siguiente generación estará compuesta por dos individuos AS y ocho AA. Si hay malaria en el área, estos últimos morirán por la enfermedad y la población quedará reducida a aquellos individuos resistentes a la malaria y sin anemia. Estos son los que tienen los genes AS, ya que por un lado no tienen anemia porque no son SS y por otro no tienen los glóbulos rojos redondeados y por ello son resistentes al parásito de la malaria. La siguiente generación estará formada por tanto por una pareja AS-AS que si tienen cuatro hijos dos serán AS, uno AA y el otro SS muy probablemente. Otra vez los individuos AA morirán de malaria y el individuo SS lo más seguro es que muera de anemia y quedarán otra vez sólo individuos AS. A parir del análisis del texto anterior responda: 1. Dado que el alelo falciforme es obviamente desventajoso, ¿por qué persiste en la población humana de África tropical con una frecuencia tan elevada como es el 30%? 2. ¿Qué genotipo para la anemia falciforme tiene ventaja en esta población, el homocigota o el heterocigota? Por qué? 3. ¿Cuándo la “adaptación “ en este caso depende de sus genes? Puede también depender del ambiente? Justifique.


Se conoce como aptitud, la capacidad de producir descendencia fértil. En este fenómeno intervienen dos aspectos fundamentales, como son la selección natural y el tamaño de la progenie. De acuerdo con lo ya trabajado, la expresión correcta en la explicación implica comprensión conceptual, ¿cómo respondería usted la siguiente pregunta? ¿Le parece apropiado sustituir el término; el más apto por el más eficaz? Justifique.




Si cambia el ambiente en el cual se desarrolla una especie, ¿cambiará su aptitud y su probabilidad de sobrevivir?


Según Hardy-Weinberg, una población se mantiene genéticamente en equilibrio si se cumplen una serie de condiciones, no obstante estas son difícilmente alcanzables en una población natural. Entonces ¿cuál es el significado de la ecuación de Hardy - Weinberg? ¿Para qué sirve?


Hemos comenzado en este capítulo a desarrollar los temas relacionados con la teoría de la evolución. Rescatamos la importancia para la enseñanza que tienen las teorías como eje de secuenciación. Además vimos las diferentes estrategias posibles de aplicar si nuestros fundamentos son constructivistas. Revise lo visto y conteste:

1-¿Podríamos desde una perspectiva inductivista plantear una enseñanza por investigación? ¿Por qué? 2-¿Cuáles son las ventajas de trabajar con una teoría? 3- ¿Cuáles de las estrategias de enseñanza analizadas puede emplear en el desarrollo de los temas de este capítulo?




Clave para las respuestas de la autoevaluación

AC T I V I D AD N º 1 1. y 2. Resulta que los individuos heterocigóticos para el carácter falciforme se hallan protegidos frente a la forma más letal de malaria, mientras que los homocigotos normales no lo están. El heterocigoto resulta, por tanto, claramente superior a ambos homocigotos: se halla protegido frente a la malaria y no padece la anemia falciforme. En consecuencia de lo cual, los heterocigotos sobreviven y se reproducen preferentemente, y el alelo que determina la anemia falciforme se mantiene en la población con una frecuencia elevada. 3. Primeramente que la adaptación de un individuo depende a veces tanto de sus genes como del ambiente en el que vive: un individuo normal (AA) sobrevive perfectamente en ambientes donde no hay malaria. La segunda conclusión es que en otros casos la adaptación no depende del ambiente: los individuos anémicos (SS) estarán enfermos en cualquier ambiente. Por último, en un ambiente donde hay malaria, la población tendrá una "carga" de individuos poco adaptados (AA y SS) que serán producto de los matrimonios entre los mejor adaptados (AS). Es decir, curiosamente nunca se eliminará de la población a los individuos menos adaptados mientras la malaria no sea eliminada. Por supuesto, no siempre una población estará compuesta solamente por individuos adaptados, a veces la misma estructura de la población y el ambiente en el que vive permite la existencia de individuos menos adaptados.

AC T I V I D AD N º 2 Los individuos bien adaptados pueden ser más sanos, mejor capacitados para obtener alimento y compañero y mejor dotados para cuidar a sus descendientes, pero el factor primordial en la evolución es el número de descendientes que sobreviven para ser progenitores de la siguiente generación. Entonces un organismos es eficaz en el sentido del número relativo de descendientes que sobreviven.




AC T I V I D AD N º 3 Es un referente a partir del cual se pueden medir los cambios en las frecuencias de alelos que siempre ocurren en una población. Sin esta ecuación no podríamos detectar cambios, magnitud y dirección de los mismos. Particularmente importante es con relación a enfermedades genéticas.

AC T I V I D AD N º 4 1- Sí, podríamos plantear una secuencia de investigación muy dirigida que se manifiesta como una metodología superficial de descubrimiento. La misma no permite la comprensión global del proceso como en el caso de la investigación guiada. 2- Recrear el proceder de la ciencia. Darle contexto y significado a los hechos y conceptos. Relacionar los contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales. Apreciar el proceso histórico de elaboración de los conocimientos. 3- Todas ellas pueden ser empleadas. Por ejemplo, el cambio conceptual permite retomar las ideas previas de los alumnos sobre la teoría de la evolución, ver de qué tipo son y si se alejan de las propuestas actuales ponerlas en conflicto al plantearle la necesidad de explicar algunos supuestos y hechos. La exposición posibilita ordenar jerárquicamente la aparición de los conceptos y hasta se puede combinar con una secuencia histórica, acompañar de mapas conceptuales o los niveles de elaboración del epítome inicial. La investigación guiada en este caso debería basarse en el análisis de textos que comenten investigaciones. Hasta podría acompañarse por una V de Gowin.




Bibliografía

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Capítulo 6: Estrategias de la evolución

Introducción

Todo lo que existe en el universo es fruto del azar y la necesidad.

Demócrito

Continuamos en este capítulo con los temas de evolución analizando las diferentes teorías que la explican. Especialmente nos ocuparemos del origen de nuevas especies, conocido como especiación o microevolución. Este es un punto central en la teoría de la evolución ya que a partir de la especiación se produce la enorme diversidad biológica que puebla la Tierra. En los capítulos anteriores se ha explicado cómo surgen las nuevas adaptaciones en las poblaciones. Es ahora necesario analizar el proceso de especiación, porque se trata de un proceso clave, pues cualquier género, familia, orden, u otra jerarquía taxonómica superior se origina de una especie lo suficientemente nueva y distinta como para ser el primer miembro de un taxón superior. El primer objetivo de la parte de Biología de este capítulo, es entonces evaluar las definiciones de especie y los mecanismos de especiación. Para ello, partimos de la siguiente afirmación: las especies existen en la naturaleza como unidades biológicas discretas, distintas unas de otras. Además la teoría evolutiva permite explicar asimismo el origen de nuevos grupos taxonómicos por encima del nivel de especie (géneros, familias, órdenes, clases, reinos), proceso conocido como macroevolución. Los mecanismos por los que actúa la macroevolución son similares a los de la microevolución. En un sentido amplio, la macroevolución es la historia de la vida revelada por el registro fósil. La evolución en gran escala comprende el origen de los nuevos diseños tales como las mandíbulas en los vertebrados, las tendencias evolutivas como el progresivo aumento de la capacidad craneana en los mamíferos, la diversificación explosiva de ciertos grupos luego de un avance significativo como la radiación adaptativa de las plantas con flores, y las extinciones en masa que allanaron el camino a nuevos episodios de radiación adaptativa, como la radiación de los mamíferos en los últimos 65 millones de años, posterior a la extinción de los dinosaurios. Analizaremos, como segundo objetivo de la Biología de este capítulo, cómo los biólogos trazan la filogenia de los grandes grupos como parte de la sistemática, es decir del estudio de la diversidad biológica en un contexto evolutivo. Analizaremos así las explicaciones que dan el gradualismo y el saltacionismo. Trabajaremos también la forma en que fueron surgiendo y refutándose las distintas teorías Y, como siempre, haremos una trasferencia a la didáctica tratando de llevar este último tipo de razonamiento al aula.




Por otra parte, venimos mostrando que el hecho de comprender cómo se construye el conocimiento científico en la escuela requiere de fundamentos diversos, principalmente de la epistemología de la ciencia, de la psicología del aprendizaje, de la síntesis que hace la didáctica y hasta de la sociolingüística. En este sentido, hemos llegado desde la caracterización de la producción de dicho conocimiento científico (capítulo 1, módulo I) a la identificación de maneras de organizarlo en el marco de modelos de enseñanza (capítulo 5, módulo II). Nos falta analizar cuáles son las actividades más apropiadas para aplicar dichos modelos, qué estrategias comunicativas las pueden acompañar y de qué manera evaluar todo este proceso. En este capítulo, retomaremos las dos primeras problemáticas a los fines de ir completando el desarrollo de los diferentes elementos de la unidad didáctica e ir concretando la implementación de los modelos de enseñanza descriptos en el capítulo anterior.




Aproximaciones didácticas

La concreción de la enseñanza: las actividades En términos generales, las tareas desarrolladas por los alumnos en un proceso de enseñanza y aprendizaje son las actividades y son las que le dan contexto al conocimiento ya que crean las situaciones para que los alumnos interactúen con él. Esencialmente constituyen un vehículo facilitador que permiten el acceso del alumno a un conocimiento que le sería difícil abordar en soledad. Es por ello que es tan importante que diseñemos la actividad más adecuada para nuestro grupo de alumnos y para el conocimiento que queremos que aprendan. Desde esta perspectiva es tan valioso una buena pregunta del docente como un trabajo de laboratorio. Como vimos al desarrollar el tema de unidad didáctica, las intenciones del docente son las que orientan las decisiones sobre el eje que tendrá dicha unidad, a partir de aquí se establecen los objetivos y se seleccionan y organizan los contenidos. Pero son las actividades las que crean los medios para que el alumno, con acciones u operaciones, haga evolucionar una idea o modelo propio. Analizar un preparado, hacer un corte, preparar un medio de cultivo, responder una guía, resolver un problema de lápiz y papel, son acciones, en tanto que plantearse una pregunta, formular una hipótesis, justificar o argumentar una afirmación, son operaciones. Es decir que un alumno realiza actividades tanto al pensar como al actuar. Esta aclaración es necesaria, dado que a veces suele pensarse que si la clase se desarrolla a través de un diálogo el alumno no está realizando ninguna actividad, ya que las actividades no aparecen en el diseño de la unidad didáctica. Es importante remarcar que cualquiera sea el modelo y conjunto de estrategias de enseñanza que desarrolle un docente, las actividades conforman una secuencia que posibilita se manifiesten -en la práctica educativa-, las creencias, teorías y principios que posee dicho docente. Si usted analiza la selección y organización de las actividades que planificó, como la forma en que guió y acompañó su implementación, podrá observar, en el desarrollo de las mismas, el cumplimiento o no de sus intenciones y concepciones, tanto las que explicitó en el diseño como aquellas ocultas en un currículo particular que solo aparece en la práctica. Esto se relaciona con la necesidad de diagnosticar los condicionantes de la clase (entre ellas sus concepciones) y su relación con las finalidades para la enseñanza de las ciencias, temas que venimos tratando desde el módulo I. En el marco de un modelo de enseñanza constructivista las actividades corresponden a una hipótesis sobre un itinerario a seguir. Por ello todo conjunto de actividades tiene sentido dentro de un proceso y no como experiencias aisladas o sueltas.




Son tres los aspectos en los cuales debemos prestar atención a la hora de diseñar, llevar a la práctica y evaluar la realización de las actividades:

1.El clima del aula provocado por el conjunto de interacciones comunicativas, afectivas y de poder, que le dan a la clase una determinada dinámica. Lo mismo se manifiesta principalmente en la participación de los alumnos, la disciplina, el orden en el trabajo, la atención. 2. La manera en que se moviliza y transforma la información, desde qué fuentes surge (de los libros a las propias concepciones de los estudiantes), cómo se organiza, resignifica y reelabora y por último qué producto se genera. Por ejemplo, la información circula, en una clase, desde diferentes fuentes; las propias ideas de los alumnos, lo que está en la bibliografía, la presentada en un audiovisual o las que se derivan de la observación de un objeto o proceso natural o tecnológico. Las formas de ordenar y elaborar dicha información puede darse estableciendo jerarquías, relaciones, analogías, analizando el proceso o elaborando un plan de acción. Los productos de estas elaboraciones se pueden expresar en forma escrita, oral, audiovisual u otra. 3. La secuencia de las mismas actividades, como conjunto de situaciones diseñadas intencionalmente para facilitar el logro de determinado aprendizaje. En el análisis que hicimos en el capítulo 5 de los modelos constructivistas le hemos mostrado la secuencia característica de las actividades. Es así como, dentro de la situación didáctica, las actividades son las que permiten movilizar todos los elementos como lo representamos en el siguiente diagrama: Docente (estrategias de enseñanza)

Actividades Contexto (clima) (materiales, recursos) Alumno

Objeto de conocimiento

Orientan y permiten ver:

•

El juego de interacciones y negociaciones que provocan la resignificación de los contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales.




•

El encuentro entre la lógica del contenido que se enseña y la lógica de la interacción que se manifiesta en las situaciones, provocadas desde la secuencia de actividades.

•

El conocimiento realmente enseñado y el camino por el que se conduce.

•

El encuentro entre los conocimientos previos y cotidianos con los académicos y científicos.

•

Los procesos intencionales de interacción comunicativa, regulados desde las finalidades.

Como dijimos, no es una actividad aislada la que permite que los alumnos aprendan, sino la organización y secuenciación de un conjunto de ellas y las interacciones entre docente y alumnos, como de éstos entre sí. Entonces, la finalidad de la realización de una actividad no es transmitir un conocimiento separado en pequeñas partes sino provocar una situación que le posibilite a los estudiantes actuar materialmente (acciones) o con el pensamiento (operaciones) sobre dicho conocimiento y darle un significado propio, en función de sus características personales. Si pensamos en las actividades más frecuentes en las aulas de biología, seguramente se encuentra entre los primeros lugares “completar una guía de preguntas”. Si bien darle este recurso al alumno para analizar el contenido de un texto, pocas veces las preguntas le provocan razonamientos asociados al “hacer ciencias”, como ser establecer relaciones, buscar justificaciones, elaborar argumentos, analizar la diferencia entre su idea y la que trae el texto, entre otras.

¿Qué tipos de actividades podemos utilizar en las clases de biología? Las actividades se diferencian por el contenido al que se refieren, por el modelo de enseñanza a que responden, por la finalidad que persiguen (función que le atribuye el docente) y por el momento de la clase para el que se diseñan. Además, es indiscutible la heterogeneidad que todo grupo clase tiene, por ello también hay que pensar en las actividades con diferentes niveles de realización. Con esto se contribuye a lo que con anterioridad denominamos “flexibilidad curricular” y “atención a la diversidad”. Tomemos como ejemplo actividades de laboratorio, aún las ya trabajadas en el módulo I, como, la identificación de las etapas de división celular en células de raíces de cebolla, actividad Nº 7 (capítulo 2 en el archivo 2.2.4.). A veces el experimento puede ser el mismo y servir para finalidades diferentes ya que en cada caso varía la forma de presentárselo a los alumnos, las discusiones que genera, la profundidad de los contenidos que recupera, el momento del desarrollo del tema donde se da, entre




otras. Veamos el caso de la actividad Nº 7, antes mencionada, las finalidades pueden ser: explorar las ideas previas de los alumnos e incentivarlos (la idea de hacer preparados es de por sí bastante motivador), promover que identifiquen nuevas variables y establezcan relaciones (contar número de fases en preparados obtenidos en raíces con distinto crecimiento), aplicar conocimientos vistos en instancias previas (cuando primero damos la mitosis con sus fases analizando foto micrografías y luego les pedimos que las reconozcan en un preparado). En cuanto al modelo de enseñanza, si se trata del que conocimos como de transmisión - recepción, las actividades fundamentales girarán en torno a la exposición del docente, lectura de libros y demostraciones. En cambio, si corresponden a una perspectiva constructivista, encontraremos actividades que favorezcan la expresión de las ideas propias, el conflicto cognitivo, el cambio conceptual, la resolución de problemas, la investigación, las contrastación entre las ideas de los alumnos y las del texto, del profesor o los datos del experimento, de autoevaluación, meta análisis y toma de conciencia del proceso seguido y de los diferentes puntos de vista. Si revisa las características de las actividades que le presentamos en este curso para su propio aprendizaje, creemos que tendrá ejemplos de lo dicho más arriba.

¿Qué tipos de actividades podemos planificar según las finalidades y los momentos de la clase? Actividades de iniciación: son aquellas que sitúan a los alumnos en el problema o tema a tratar. A través de ellas los estudiantes tienen una primera aproximación al objeto de estudio y elaboran su primera representación. En general, deberían ser actividades motivadoras que promuevan la curiosidad, el planteo de preguntas y la comunicación de diferentes puntos de vista. Tienen como finalidad sacar a relucir las ideas previas o conocimientos cotidianos de los alumnos. Pueden incluirse aquí la observación de un video, la lectura de artículos periodísticos, una visita y hasta un experimento de laboratorio. Como puede observar, lo que se presenta son situaciones simples y concretas cercanas a las vivencias e intereses de los alumnos. Constituyen el “epítome” o el “organizador previo”, acorde a lo que explicamos cuando se trató el tema de la presentación de la secuenciación de contenidos (capítulo 5, archivo 5.1.2). Es importante que las actividades de iniciación siempre estén presentes ya que introducen el tema, el alumno se involucra desde el comienzo, siente que sus ideas son tenidas en cuenta y conoce las ideas de sus compañeros. Son la puesta en común que plantea el punto de partida. A modo de ejemplo, le indicamos al comienzo de la parte de Contenidos de biología del capítulo 5 (actividad Nº 26), que contiene una lectura con la presentación




sincrética de toda la temática de este curso, y le sugerimos pensar en una actividad para los alumnos de tipo inicial, principalmente tratando de retomar las ideas previas. También son útiles para actividades de este tipo, la lectura de artículos de diferentes diarios con noticias sobre ADN, genoma y biotecnología, como los que hemos propuesto en diferentes momentos a lo largo de este curso. Otra forma, es analizar contextos conocidos. Como referencia recuerde usted cuando usamos fotos para analizar las historias familiares y armar árboles genealógicos que permitieran obtener datos sobre la herencia. (Actividad Nº 19, archivo 4.2.3). Actividades de desarrollo: en ellas se recopila información significativa que permite a los alumnos comprender el tema o problema planteado y a partir de allí contrastar con sus ideas iniciales. En general están orientadas a poner de manifiesto e identificar los distintos puntos de vista, las relaciones, las formas de resolver los problemas o tareas, los conceptos involucrados y sus relaciones. Se incluyen aquí observaciones, investigaciones experimentales, lecturas, videos. Todas deberían plantear reflexiones individuales y colectivas relacionadas principalmente con el planteo de hipótesis, actitudes y formas de razonamiento. Así como permitir la evolución de los modelos iniciales de los alumnos haciendo comparaciones, estableciendo analogías, buscando nuevas explicaciones y enriqueciendo el lenguaje específico de las ciencias. Todo ello para que se dé una reestructuración en la forma de observar, razonar, sentir y hablar la ciencia. Es necesario tener en cuenta que tanto para las actividades, como en la selección y organización de contenidos, se debe establecer una hipótesis de progresión. Es decir, ir incrementando el nivel de complejidad de las situaciones, paralelo a los niveles de complejidad de los contenidos (conceptuales, procedimentales y actitudinales) que necesitan para su solución y el nivel de abstracción de los razonamientos que requieren. Por ejemplo para los análisis de las diferentes explicaciones sobre evolución habrá actividades acordes a los niveles de explicación que puedan dar los alumnos según los conocimientos que posean de genética. Usted puede encontrar ejemplos de actividades de desarrollo en los diferentes capítulos del curso de reconstrucciones históricas, como en el capítulo 1, laboratorio en el capítulo 2, discusiones argumentativas en el capítulo 3, resolución de problemas en el capítulo 4, razonamiento científico y planteo de hipótesis en el capítulo 5. Actividades de síntesis: son aquellas que tienen como finalidad permitir que el alumno comprenda qué es lo nuevo que está aprendiendo, cuál es la diferencia con lo que sabia, cuáles son los diferentes puntos de vista, cuáles son las ideas más importantes y las conclusiones. Frecuentemente esas actividades las realiza solo el docente y le informa al alumno; las propuestas actuales para enseñanza de las ciencias, plantean la necesidad de que sea el alumno quien participe de ellas. Esto de debe a que, si siempre este tipo de actividades las realiza el docente, solo podrán




seguirlo y hacer la síntesis los alumnos que piensan y modelizan de forma parecida al docente y a su mismo ritmo. Seguramente cada alumno también hará síntesis con diferentes niveles de complejidad acorde a su punto de partida, su estudio, manera de participar y significado que tenga para él lo aprendido. En el modelo constructivista, estas síntesis deben ser consideradas como provisorias, ya que los aprendizajes realizados no son puntos finales sino escalones de un proceso continuo. Estas síntesis se pueden presentar en forma oral, escrita, con un mapa, una monografía, un informe una V de Gowin u otra forma que se crea conveniente. El docente puede tomarlas como el conocimiento legítimo a aprender o puede posteriormente solicitar contrastación con lo explicitado en el texto, lo que otro compañero o él mismo explicó, para plantearlas de forma re-elaborada. Dentro de este tipo de actividades se encuentran las de evaluación que tienen como finalidad comprobar el avance realizado. Si bien ampliaremos este tema en el capítulo 7, aquí le recordamos que una actividad de iniciación también se puede retomar al final para analizar lo aprendido y, en este caso, se transformaría en una actividad de evaluación. Actividades de aplicación: son las que orientan la transferencia de lo aprendido a otros contextos, promueven nuevas formas de ver lo analizado, posibilitan generalización y son más complejas que las actividades iniciales y de desarrollo. En estas actividades los estudiantes pueden plantear nuevos problemas, otros proyectos o investigaciones. Se trata de evitar los ejercicios que conviertan en mecánico un procedimiento. Es decir, que importa brindar una oportunidad al alumno para usar y aplicar las nuevas ideas en la interpretación de nuevos problemas, situaciones y fenómenos. En general las “Actividades de autoevaluación” de cada capítulo de este curso tienen esta finalidad. Si bien no podemos dar un único orden a estas actividades en los diferentes momentos de la clase, sí podemos ubicarlas acorde a su grado de abstracción y nivel de complejidad, como muestra el diagrama que le presentamos a continuación..




Tipos de actividades ubicadas por grado de abstracción y nivel de complejidad Abstracto

Actividades de SÍNTESIS Para introducir

Para generalizar

Actividades de Actividades de

APLICACIÓN

DESARROLLO

Actividades de INICIACIÓN Para explorar Concreto

Complejo

Simple Adaptación del diagrama de Sanmartí (2000). A modo de síntesis sobre las actividades

Las principales recomendaciones para seleccionar buenas actividades es que estas sean: •

Coherentes y que favorezcan el desarrollo de las capacidades que aparecen en los objetivos.

•

Significativas y agradables para el alumno, motivadoras y que generen participación.

•

Adecuadas al desarrollo y capacidades del grupo.

•

Variadas para atender a la diversidad de alumnos.

•

Ordenadas lógicamente constituyendo un proceso que vaya de lo simple a lo complejo.

•

Con diferentes posibilidades de ocurrencia y niveles de complejidad.

•

Factibles de transferir a otros contextos.




Para pensar Diez mandamientos del aprendizaje (Tomado de Pozo, 1996, Aprendices y Maestros, Alianza, Madrid, pág, 341). 1-Partirás de sus intereses y motivos 2-Partirás de sus conocimientos previos 3-Dosificarás la cantidad de información nueva 4-Harás que condensen y automaticen los conocimientos básicos 5-Diversificarás las tareas y aprendizajes 6-Diseñarás situaciones de aprendizaje para su recuperación 7-Organizarás y conectarás unos aprendizajes con otros 8-Promoverás la reflexión sobre sus conocimientos 9-Plantearás tareas abiertas y fomentarás la cooperación 10-Instruirás en la planificación y organización del propio aprendizaje




La comunicación y el desarrollo de las actividades

¿Es importante la comunicación en la concreción de las actividades? Como dijimos al comienzo de este tema la realización de las actividades en el aula debe resultar en un clima favorable al aprendizaje, tratando de hacer ciencia en el aula y "hablar de la ciencia". Es decir, crear situaciones que fomenten un ambiente determinado, que permita la verbalización de las ideas, el intercambio de puntos de vista, su confrontación, negociación y búsqueda de consenso. Como todos sabemos, al entrar en cualquier aula podemos observar a un profesor o a sus alumnos hablando, leyendo o escribiendo, es decir, interactuando uno con otro y con un determinado objeto de conocimiento. Podemos decir, entonces, que tanto la enseñanza como el aprendizaje, generan actividades lingüísticas tales como exposición, explicación, debate, pregunta, respuesta, escucha, repetición, parafraseo, resumen, etcétera, cualquiera sea la disciplina. Dichas interacciones son estudiadas por la didáctica de las ciencias para la que la clase significa una unidad de análisis fundamental. En la clase ocurre un juego de interrelaciones y negociaciones entre docente y alumnos, que permite la circulación de determinado conocimiento, en el marco de contextos personales e institucionales cambiantes. Allí se establece una compleja trama de intercambios entre el conocimiento académico, el cotidiano y el científico, entre la lógica de éste último y la lógica de la interacción, delimitada, por las regulaciones que provoca el docente con sus intervenciones y las participaciones de los alumnos, entre otras. Si profundizamos en el contexto de las actividades el tema de la comunicación didáctica, podemos preguntarnos en nuestras clases de biología: ¿Establecemos una verdadera comunicación, que permite la construcción de un conocimiento científico? ¿Hablamos la ciencia y de ciencia? ¿Generamos una comprensión compartida del conocimiento? ¿qué control hacemos sobre éste? La comunicación didáctica es un caso particular de la comunicación humana, ocurre dentro de un microsistema social (el aula), y cumple con las mismas características que dimos para la situación didáctica: es asimétrica, intencional, institucionalizada y singular. En una modalidad de enseñanza transmisión - recepción la comunicación es unidireccional, en la que el docente es el emisor, el alumno el receptor, el canal es el mensaje o información. La secuencia que generalmente se da es la siguiente: el Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



docente pregunta, el alumno responde y el docente evalúa la respuesta. Aquí el docente regula el ritmo y los tiempos de construcción, sin contemplar las posibilidades de participación de los alumnos, haciendo valer su autoridad y generando relaciones principalmente evaluativas y de control.

DOCENTE

Mensaje

ALUMNO

Emisor

Receptor

Pregunta

Responde

Pero si el modelo se aproxima al constructivismo, se agregan otros elementos. Si bien se comparte la idea, con el modelo anterior, de que la relación entre el enseñar y el aprender conlleva una asimetría de funciones entre docente y alumnos -ya que el enseñante es quien generalmente desencadena y orienta la participación de los estudiantes-, esta adquiere grados diferentes. En este modelo lo que se busca es que el alumno tenga cada vez más control sobre el conocimiento. Recordemos que las principales diferencias entre docente y alumnos (y las comunicaciones que estos generan) están dadas por el tipo de relación que cada uno de ellos establece con el saber, el cual se manifiesta en su dominio de la materia y el significado que da al contenido propuesto en su enseñanza, los marcos de referencia que tienen y los tiempos de construcción conceptual que necesitan. En el esquema siguiente mostramos una representación de la dinámica de la relación comunicativa docente - alumnos, desde el constructivismo, y los factores que la caracterizan.




COMUNICACIÓN DIDACTICA En el AULA microsistema social

Proceso singular, asimétrico, intencional, institucionalidado y no

ENSEÑANZA

mecánico

APRENDIZAJE

Diferentes niveles: Intraindividual Interindividual Organizacional

MENSAJE DOCENTE

ALUMNO

emisor-receptor

emisor-receptor

*ASPECTO A COMUNICAR

CONOCIMIENTO

FORMA DE CONOCER

*Rol alumno

Grado de

participación

Como vemos el modelo de comunicación representado en el esquema anterior se diferencia del de trasmisión-recepción, ya que aquí docente y alumnos son emisores y receptores a la vez, en diferentes momentos, según como circula el mensaje, el cual se va resignificando al ser mediado por ambos. Este concepto lo hemos visto cuando analizábamos el “iceberg del conocimiento” en el capítulo 2 (archivo 2.3.1). Cuando los alumnos participan de una actividad específica, como ser la resolución de un problema, una guía o un diálogo guiado por el docente, transitan por diferentes niveles de comunicación. El primero es el intraindividual o




intrapsicológico que ocurre cuando el alumno revisa sus conocimientos y referentes, ante el requerimiento de una pregunta o actividad. Posteriormente, por intercambio con otras personas, pasa a un nivel interindividual, que provoca la circulación del mensaje que se explicita y comparte en el aula. Por último, los niveles anteriores interactúan con otro llamado organizacional, fuertemente influido por las características del grupo y de la institución. En este sentido hemos visto en el capítulo precedente (capítulo 5), como en los diferentes modelos de enseñanza constructivista se recomienda favorecer la verbalización de las ideas, la constrastación entre los diferentes puntos de vista, su negociación y si es posible llegar a la concertación. Es conveniente, entonces, tener en cuenta que si usted quiere llevar al aula actividades relacionadas, por ejemplo, con la emisión de hipótesis, la justificación, la búsqueda de argumentos o la resolución de problemas, contemple las diferentes respuestas de los alumnos y establezca comparaciones entre ellas y su punto de vista. El mensaje (verbal o gestual) presente en las aulas funciona como mediador entre las personas que intervienen en la comunicación. El mismo se elabora y emite a través de códigos que representan significados. (Si revisa lo que explicamos del “iceberg del conocimiento” en el capítulo 2, archivo 2.3.1 podrá retomar y ampliar este concepto). En la escuela, algunos mensajes referidos a contenidos específicos, ya se encuentran semántica y sintácticamente estructurados en los libros de texto, en el currículo y hasta en las guías de clase. La distancia entre estos y los mensajes verbales que originan las diferentes actividades de la clase, pueden originar problemas en la comunicación didáctica. Es aquí donde cobra importancia el estilo docente, las situaciones que organiza y el uso de una sintaxis y semántica particular es que transporten significados al alumno y lo conduzcan, a través de la interacción, a un determinado nivel de construcción del contenido (siempre regulado por las características socio-culturales del grupo, la dinámica afectiva y sus posibilidades cognitivas). Cuando docente y alumnos, y alumnos entre sí, se comunican, cada uno defiende sus argumentos con sus propias palabras y con los códigos que maneja. Pero muchas veces hay malentendidos o falta de comprensión entre hablante y oyente, ya que no comparten dichos códigos, en algunos casos por estar alejados de la experiencia cotidiana o por ser muy elaborados. Es necesario que en el aula se construyan conocimientos y códigos compartidos. Se debe establecer un "universo discursivo" que permita a los alumnos ampliar el conocimiento y la comprensión de los temas. A menudo es más fácil usar términos técnicos para explicar otros, empleándolos como fichas que hay que barajar, en vez de pensar en qué significan y a qué se refieren en la explicación real. De esta forma un docente puede no ser capaz de reconocer una idea válida en el alumno por no estar expresado en el estilo y




terminología a la que pertenece su discurso o el del texto. Es por ello que gran parte de las intervenciones docentes son para señalar el contexto lingüístico de la explicación que da el alumno. Hemos ejemplificado este hecho con la cromatina en el capítulo 2, “La estructura de los cromosomas”. Existen evidencias que muestran las pocas veces en las que, a través de la conversación profesor-alumno, se llega a nuevos campos de comprensión y conocimiento, reduciéndose la clase a un juego de adivinanzas en el que los alumnos intentan acertar, según las señales del maestro, acerca del tipo de preguntas aceptables o de las estrategias de respuesta. A largo plazo, esto provoca que el estudiante emplee gran parte de su tiempo en aprender cómo “zafar” de cada situación más que “aprender biología”. Este es uno de los peligros que corremos al enseñar genética y evolución y ampliando la cantidad de términos de esta área que ya forman parte del lenguaje cotidiano, como son ADN, genoma, cromosoma, que los alumnos tienen en su vocabulario y los que quizás no forman parte de correctas o fundamentadas explicaciones. El gran desafío que tenemos los docentes a través de las actividades y las interacciones verbales que estas generan es convertir contenidos en formas de interacción para que los alumnos conviertan las formas de interacción en contenidos. La solución al problema anterior, requiere que la lógica de la interacción (secuencia de intervenciones) no desvirtúe la lógica del contenido (prevista en el diseño de los contenidos y actividades), es decir su epistemología. Si retoma lo visto sobre el currículo y sus niveles de concreción (capítulo 3, archivo 3.1.2) podrá retomar y profundizar lo que en ese momento señalábamos con la necesidad de que el conocimiento científico fuera el vigilante epistemológico del encuentro entre estas dos lógicas. El carácter del contenido es otro de los elementos que influye en el proceso de comunicación, no solo la forma en que se hace explícito en el aula, sino también su ubicación disciplinar, su lógica particular, la selección y organización curricular, el grado de formalización, la distancia respecto del conocimiento cotidiano y los conocimientos previos que requiere. Así, un contenido más cercano a la experiencia del alumno, como las manifiestas diferencias en la diversidad animal o vegetal favorece una mayor dinámica de interacción en la clase y posibilita su participación. A partir de aquí pueden encontrar motivos para análisis más formales como son los fundamentos moleculares de la genética. Como vimos en el esquema “Dinámica de la relación comunicativa y factores que la caracterizan”, que se presentó anteriormente, el diálogo puede centrarse en el contenido o en la forma de conocerlo, por ejemplo, en un tema específico de biología o en la manera de construirlo (ya sea por medio de descripciones, debates argumentativos, resolución de problemas relacionando efectos y causas, o reconstrucción histórica). Centrar el intercambio en dicha “forma de conocer” requiere




que el docente, a través de sus intervenciones haga explícito, por un proceso de “metacomunicación”, el camino seguido por el grupo clase, para comprender la secuencia de análisis del tema o actividad. Este meta - análisis es tarea propia de la docencia y necesaria de contemplar desde la perspectiva constructivista. Así es como, si el criterio de organización de la unidad didáctica fue el eje histórico, como en el capítulo 1 de este curso, este tipo de actividades tenderá a revisar dicha secuencia y a ver como fueron los nuevos descubrimientos enriqueciendo los anteriores y de qué manera los alumnos lo fueron analizando. En cambio si el criterio de organización de la UD fue la argumentación, como le propusimos en las discusiones de biotecnología del capítulo 3 de este curso, el meta-análisis se podrá referir a la secuencia de argumentos, las explicaciones y justificaciones de cada uno. La metodología usada por el docente hará variar la relación comunicativa, según el modelo de enseñanza propuesto provoque heteroestructuración o interestructuración del conocimiento. En los intercambios centrados en la heteroestructuración, el contenido estará organizado desde el exterior y le es impuesto al alumno, que lo ignora, generando en éste un rol pasivo. Este es el caso de métodos normativos, dogmáticos, de transmisión - recepción. En los métodos interestructurantes los factores determinantes de la construcción del conocimiento no están exclusivamente en el exterior, sino en la interacción entre este y el sujeto que aprende. Esta metodología, llamada aproximativa y constructiva, se centra en la idea de que la construcción del conocimiento es responsabilidad del alumno, pero a partir de situaciones de enseñanza-aprendizaje organizadas por el docente y que pueden llevarlo a la autoestructuración (aprender autónomamente). En el capítulo 2, módulo I hemos analizado estas posibilidades, allí la primera metodología corresponde al modelo trasmisión-recepción y la otra a los constructivistas. Como podrá apreciar hemos intentado a través de todas las actividades propuestas ejemplificar la segunda metodología. Lo mismo ocurrirá con las que le propondremos en el resto del curso. Lo que se habla o calla, acepta o niega en el diálogo de una clase de ciencias está regulado, como expresábamos en un comienzo, por tres tipos de contextos: el situacional, el lingüístico y el mental. El contexto situacional, como la palabra lo indica lo sitúa en un lugar, una cultura y una institución. El lingüistico es el que se genera por el propio discurso y se relaciona con los códigos de habla, el lenguaje de la disciplina (su lógica) y el de la interacción. El tercero de los contextos, el mental corresponde a los niveles inter e intraindividual y a las posibilidades de aprendizaje del grupo. Se ha observado que a medida que el grupo clase comparte más tiempo y comunicaciones en un ámbito disciplinar específico, se van acordando dichos contextos lingüísticos y mentales y se produce un intercambio más fluido. Por esto decimos que las secuencias de actividades conforman un proceso que a la larga favorecen el hacer ciencia y "el hablar la ciencia".




Si pensamos en las actividades que desarrollamos en el aula veremos que son segmentos donde se establece un determinado tipo de interacción. En cada actividad se determina una secuencia de intervenciones docente alumno, alumno-alumno (interindividual) y hasta comunicaciones del alumno con su propio conocimiento (intraindividual). Es decir que toda actividad determina un conjunto de “tareas” para el docente y para el alumno entre las cuales se provoca un tipo de comunicación. Retomando todo lo visto hasta ahora y a modo de síntesis le presentamos un diagrama que representa las etapas por las que pasa un docente para planificar una clase:

Búsqueda de FUNDAMENTOS

Científicos (contenidos y visión de la ciencia) MODELO DE

Didácticos

ENSEÑANZA

Contextuales (situacionales, linguísticos y mentales)

Elaboración de DIAGNOSTICO

DISEÑO de unidad didáctica

Intenciones

EJECUCION desarrollo de la clase

Eje

Selección y organización de

Contenidos

Evaluación

Actividades

Tareas de alumnos y docente

Formas de intervención Tipo de COMUNICACION

f avorece o no EVALUACION Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.




Algunas estrategias de la evolución de las especies

Comenzamos esta parte de “Contenidos de Biología” presentando, como lo hacemos en cada capítulo, los ejes conceptuales que vamos a trabajar en forma de interrogantes: ¿Qué es una especie? ¿Cómo surge una nueva especie ¿De qué manera se logra mantener el aislamiento genético entre especies? ¿Cómo ocurre la evolución a nivel de los grandes grupos taxonómicos? ¿Cuáles son los patrones de cambio en la macroevolución? ¿Las diferencias entre genes se deben al azar? ¿En términos de la evolución qué es más importante, la especie o los genes? Además, en el siguiente diagrama (anticipador previo) ubicamos dichos ejes de modo que usted tenga una primera visualización de los mismos y de la lógica con que se van a abordar los contenidos asociados a ellos.

¿Cuáles son las estrategias de la evolución?

CONTINUIDAD

CAMBIO

¿Cómo surge una nueva especie? Especiación o microevolución

¿Cuáles son los mecanismos de aislamiento genético entre especies? ¿Cómo ocurre la evolución a nivel de los grandes grupos taxonómicos? Macroevolución

Más allá del esquema anticipador previo y dentro de la dinámica de la comunicación didáctica, es importante introducir el tema que nos ocupa (la aparición de nuevas especies)con algunos aspectos históricos que no solo ayudan a contextualizar y clarificar conceptos iniciales, sino también a incentivar el proceso de aprendizaje. De esta forma es interesante conocer que cuando Darwin visitó las Islas




Galápagos comprendió que estaba visitando un lugar singular: el lugar de origen de muchas especies. Las Islas Galápagos forman un archipiélago de origen volcánico reciente, habitado por plantas y animales endémicos que no viven en ningún otro lugar del planeta, entre los que sobresalen las tortugas gigantes, los pinzones, las iguanas. Después de estar en ellas, Darwin escribió en su diario: “Tanto en el espacio como en el tiempo, parece que nos hubiéramos acercado a ese gran hecho, ese misterio de los misterios, como es la aparición de nuevos seres vivos en la Tierra”.

¿Qué es una especie? Uno de los grandes problemas de la biología y la paleontología, todavía sin resolverse satisfactoriamente, es la definición del concepto de especie. El término especie tiene perspectivas diversas. Desde el punto de vista etimológico en latín especie significa “tipo” y de acuerdo a ello su significado más simple sería tipos distintos de organismos. Hay organismos bien diferenciados que no presentan ningún tipo de dificultad para su identificación. El problema surge cuando estudiando determinados seres vivos encontramos organismos con ligeras diferencias entre ellos. Por ejemplo, características tales como pequeñas variaciones en la coloración o en la longitud de determinados apéndices, que se mantienen constantes en una zona geográfica pero no en otra. Esto lleva a problemas por parte de los taxónomos para decidir si las diferencias observadas obedecen a seres vivos que pueden ser considerados como una especie distinta o bien son fluctuaciones de la misma especie. El concepto de especie no es ciertamente fácil pues admite distintas interpretaciones. Desde la época de Linneo, se usó el llamado concepto morfológico de especie, que se basa en el grado de diferencia fenotípica como criterio básico para definirlas. El problema con este concepto es que no hay un criterio objetivo para delimitarlas, de tal modo que según la interpretación de los distintos investigadores, así será el número de especies que constituyan un género. Como ejemplo, en el género de plantas Rubus donde se encuentra la zarzamora, un autor considera que existen 381 especies, para otro son 205, en tanto que para el último que las estudió son apenas 24. En el siglo XX, el concepto morfológico se fue reemplazando gradualmente por el concepto biológico de especie, que es el más popular entre los sistemáticos modernos. Según él, se define las especies como grupos de poblaciones naturales capaces de cruzarse entre sí y que están aisladas reproductivamente de otros grupos. De este modo, el criterio para delimitarlas es auto-operacional y, por ende, más objetivo. Si retomamos la genética de poblaciones se pone en claro que se trata de un aislamiento genético, ya que si los organismos de una especie intercambian genes con organismos de otra especie, no podrían retener por mucho tiempo las características únicas que los distinguen. Es decir que cada especie tiene un patrimonio génico distinto y aislado del patrimonio de otras especies. Si bien este Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



concepto es más realista, tiene una dificultad: cuando las poblaciones viven en distintos lugares es complicado determinar si se cruzan entre ellas. Asimismo, por excepción, algunas especies pueden cruzarse entre ellas, con lo cual el criterio de interfertilidad se rompe. Por último, no puede aplicarse a especies que se reproducen asexualmente. Aún así, es el concepto más utilizado. Desde el punto de vista evolutivo, algunos organismos de una especie pueden cambiar cuando se desplazan a través del espacio y del tiempo. Estos grupos que se desprenden y aíslan reproductivamente de la población original y pueden experimentar transformaciones suficientes como para formar una nueva especie. Este proceso de especiación ha ocurrido repetidamente durante más de 3.500 millones de años, originando la descomunal diversidad de organismos que han vivido en el pasado y se extinguieron, y los que viven en la actualidad.

¿Cómo surge una nueva especie? Se deben generar cambios genéticos lo suficientemente grandes entre las nuevas poblaciones y las poblaciones parentales como para que no pueda ocurrir apareamiento entre ellas, o en caso de que ocurra, para que los descendientes híbridos sean inviables o estériles. El origen de una nueva especie requiere una sucesión de eventos que ocurren en un vasto lapso de tiempo, imposible de reproducir experimentalmente. Nuestro conocimiento sobre este tema se basa en extrapolación de datos experimentales o en análisis de especies que han evolucionado recientemente. La especiación depende: •

del aislamiento reproductivo de las poblaciones (cuando no se aparean con la población original no hay flujo génico entre ellas) y

•

de la divergencia genética (cuando desarrollan diferencias génicas durante períodos de aislamiento suficientemente grandes, al reunirse eventualmente con organismos de la población original no puedan aparearse).

Si partimos del concepto biológico de especie, la cuestión del origen de las mismas se centra en determinar cómo se genera el aislamiento reproductivo, el cual lleva a la diferenciación génica. Para ello, se han propuesto básicamente dos modelos de especiación: la especiación alopátrica y la simpátrica.




Especiación geográfica o alopátrica Es el patrón de especiación más común. Una especie con una amplia distribución es separada por ciertos sucesos geográficos, en dos poblaciones. El flujo de genes entre ambas poblaciones se ve interrumpido totalmente. Esta separación espacial durante un largo periodo de tiempo da lugar a la aparición de modificaciones en una o en las dos poblaciones. Si la separación continúa, aparecerán mecanismos de aislamiento reproductivo como resultado de la divergencia genética entre las dos poblaciones. El aislamiento geográfico es válido si impide el apareamiento, por lo tanto no habrá flujo de genes. Si el nuevo hábitat presenta distintas características de clima, suelo, o nutrientes con respecto al original, actúan distintas presiones selectivas sobre los organismos; algunos de ellos sobrevivirán, y su patrimonio génico se irá diferenciando de la población original. Las fuerzas evolutivas que intervienen en este proceso pueden ser varias y no ser mutuamente excluyentes. La selección natural puede ser la fuerza directriz, en cuyo caso elegirá, de la variabilidad natural disponible, aquellos individuos más adaptados al ambiente. Pero también podría ser la deriva génica, no siendo necesariamente los elegidos los más adaptados sino los que por azar sobrevivieron.

Especiación simpátrica Este mecanismo de especiación ocurre en poblaciones que viven en una misma área, es decir formación de una nueva especie sin aislamiento geográfico. ¿Cómo se produce, entonces, el aislamiento génico? ¿Cuáles son los mecanismos que evitan que las poblaciones se apareen? Hay dos mecanismos probables mediante los cuales se puede reducir el flujo génico entre los miembros de una misma población ocupando la misma área: el aislamiento ecológico y el producido por aberraciones cromosómicas. 12. Aislamiento ecológico: se plantea cuando dentro de una misma área se determinan distintos hábitat en función, por ejemplo, de la fuente de alimento, del lugar de reproducción, y los organismos se especializan sobre la base de estas condiciones. Esto es, por ejemplo, lo ocurrido con varias especies de vinchucas (Triatomineos), que viviendo en una misma región se han diversificado en función de su especialización según distintas fuentes de alimento: algunas se alimentan exclusivamente de aves, otras de murciélagos, otras de cualquier mamífero, inclusive el hombre. 13. Por aberraciones cromosómicas: algunas especies de plantas se han

originado por variaciones en el número o la estructura de los cromosomas. Por ejemplo, los accidentes durante la división celular pueden producir plantas con juegos extra de cromosomas, condición conocida como Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



poliploidía; esto les impide cruzarse con otras plantas que no tengan esta particularidad y se inicia el proceso de especiación. También pueden ocurrir cambios en la estructura de los cromosomas (inversiones, translocaciones, etcétera), los cuales también aíslan a los individuos que las poseen de los restantes al generar individuos estériles cuando lo hacen. En las plantas superiores sucede con frecuencia especiación por poliploidía. En este caso, una nueva especie se forma por poliploidía a partir de cruzamientos excepcionales de dos especies parentales: una nueva planta tetraploide puede cruzarse consigo misma o con individuos cromosómicamente similares, pero no con individuos de la población original que son diploides, iniciándose un camino evolutivo aparte. Muchos vegetales usados por el hombre han surgido de esta manera, tales como especies de trigo, avena, algodón, papa y tabaco. Entre los animales es mucho menos frecuente, aunque existen ejemplos como el origen de una especie de rana (Ranaesculenta) como un híbrido entre otras dos: R. ridibunda y R. lessonae.

Figura 1: evolución del trigo, producto de dos hibridizaciones y errores meióticos que originaron alopoliploides





Como hemos señalado en los aportes didácticos iniciales, hacer ciencia en el aula requiere "hablar la ciencia", es decir utilizar habilidades cognitivo lingüísticas asociadas a la construcción de este objeto de conocimiento. El tema de biología que estamos desarrollando en este capítulo es adecuado para, a partir de hechos o fenómenos observados, elaborar una posible respuesta de lo que sucedería con esa situación al pasar el tiempo. Tomando entonces como referencia el texto anterior sobre especiación, le proponemos una actividad destinada a elaborar un razonamiento científico para dar respuesta a tres situaciones diferentes. 1. Previo al análisis de situaciones, conteste: a) ¿Qué concepto de especie trabajaría con sus alumnos? b) ¿En qué se diferencian los modelos de especiación propuestos? 2. Lea las siguientes situaciones y proponga hipótesis relacionadas con lo que le ocurrirá a las poblaciones en cada caso: Situación A Una población de lagartijas es dividida en dos grupos, debido al cambio del cauce de un río caudaloso, uno de los grupos abarca el 90 % de los individuos (población X) y el otro el 10% (población Y). Este aislamiento se mantiene por milenios. Situación B La población Y del caso anterior se reúne con la población X. Situación C Un grupo de aves terrestres es arrastrado por las corrientes de aire, hasta una isla oceánica despoblada de arbustos y árboles, donde deposita un grupo de semillas de un arbusto (Z) que logra germinar y desarrollarse por numerosas generaciones. ¿Cuál será la historia de esta nueva población de arbustos y de la isla en general? 14. Si propusiera a sus alumnos una actividad como la anterior: 15. ¿Qué objetivos estaría persiguiendo? 16. ¿Cuáles serían los conceptos previos que usted considera deberían tener sus alumnos para resolver esta actividad? ¿Qué concepto de especie trabajaría con ellos? 17. ¿Cómo describiría esta actividad en función de la finalidad y el momento de la clase en el que la propondría? 18. ¿Qué tipo de orientación comunicativa utilizaría para guiar a sus alumnos en la resolución de estas situaciones? 19. ¿Con qué otros temas podría establecer relaciones a partir del análisis de

estas tres situaciones? 20. Elabore un informe con sus respuestas a las diferentes cuestiones del grupo 3 y llévelos a la sección “Trabajos de la plataforma de teleformación".




Compare sus ideas con las que presentan allí los informes de otros docentes del curso.

A partir de esta actividad pudo no solo relacionar conceptos, sino además aplicar procesos tales como la formulación de hipótesis. Cobra valor aquí la afirmación que hiciéramos en el capítulo 1, al decir que las teorías científicas son el marco interpretativo de las observaciones. La transferencia de esta actividad al aula le permitirá además generar una discusión a partir de la cual podrá introducir al alumno en el siguiente tema relacionado con mecanismos de aislamiento.




El aislamiento genético

¿De qué manera se logra mantener el aislamiento genético entre especies? El origen de una nueva especie implica la aparición de barreras biológicas que impidan el entrecruzamiento con individuos de otras especies. Las mismas son conocidas como mecanismos de aislamiento y se pueden clasificar en dos grupos básicos: precigóticos y postcigóticos •

Precigóticos: aquellos que impiden la fecundación de las gametas. Ocurren entonces antes del apareamiento, la polinización o la diseminación de las gametas y son menos costosos en términos energéticos ya que evitan la formación de híbridos.

•

Postcigóticos: aquellos que interfieren en el desarrollo de un cigoto ya formado en alguna etapa de su desarrollo o bien en el híbrido que produjo. Son más costosos que los anteriores, ya que hay un inútil esfuerzo reproductivo en la producción de cigotos o individuos híbridos.

En ambos casos hay varias posibilidades que se detallan a continuación.

Tipos de mecanismos precigóticos Aislamiento ecológico. Hay especies que ocupan el mismo territorio pero viven en diferentes hábitats y, por tanto, no tienen oportunidad de cruzarse entre sí. Por ejemplo, varias especies del mosquito Anopheles están aisladas por diferentes hábitats en los que viven (aguas salobres, dulces y estancadas) pero, los individuos de especies distintas son morfológicamente indistinguibles. Aislamiento estacional. Las especies pueden madurar sexualmente en diferentes estaciones, en diferentes épocas u horas del día. De este modo, no pueden cruzarse entre sí, aún viviendo en el mismo ambiente, al no coincidir sus períodos de floración, de celo o de diseminación de gametas, tal como sucede en diversas especies argentinas de jarilla. Aislamiento conductual. Se da en animales y se establece por diferencias en el cortejo o en diversas señales relacionadas con la búsqueda de pareja y el apareamiento. Por ejemplo, la coloración brillante, el canto y el ritual de ciertas aves macho atraerán solo a hembras de su propia especie. Aislamiento mecánico. La cópula puede ser imposible entre individuos de diferentes especies, ya sea por el tamaño incompatible de sus genitales o por variaciones en su estructura floral. Por ejemplo, en el Sur de California dos especies Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



de Salvia (S. mellifera y S. apiana) son simpátricas y mantienen su aislamiento, aún coexistiendo, por tener formas y mecanismos florales diferentes que dependen de las distintas abejas que las visitan: S. mellifera está adaptada a la polimización por abejas de pequeñas o medianas y S. Apiana es polinizada por abejorros carpinteros grandes, por eso la polinización entre ellas no es factible. Aislamiento gamético. Cuando la fecundación es externa, como en la mayoría de los peces, los gametos no se atraen. Si la fecundación es interna, las gametas masculinas son inviables en los conductos sexuales (en animales) o en los estigmas y estilos (en vegetales) de progenitores femeninos de otra especie.

Tipos de mecanismos de aislamiento postcigóticos Reducida viabilidad de los híbridos. Si se forman cigotos híbridos entre dos especies distintas, mueren enseguida o bien producen híbridos no viables que no alcanzan la madurez sexual. Esto sucede en varias especies del género Rana en las que los cigotos híbridos no completan su desarrollo. Reducida fertilidad de los híbridos. Los cigotos híbridos se desarrollan y generan individuos que no producen gametas funcionales, por lo que son estériles. Es el caso conocido de cruzamiento entre las especies de caballo y burro que da por resultado a la mula, un híbrido estéril pero robusto. Degeneración de la progenie de los híbridos. En este caso, los individuos híbridos generados tienen reducida viabilidad o fertilidad y, en el mejor de los casos, pueden llegar a un máximo de dos o tres generaciones. Se da en especies de algodón que al cruzarse entre sí producen híbridos fértiles, pero su descendencia origina plantas defectuosas que no se reproducen. Todas estas barreras son tan importantes en la formación evolutiva de especies como lo es su divergencia genética. Normalmente, ambos procesos ocurren simultáneamente y con el tiempo se van gestando las nuevas especies.


El tema de la especiación, especialmente las formas de especiación, es bastante teórico y no hay posibilidades de reproducir algún tipo de experiencia, de manera que la forma de análisis que le proponemos es a través de la lectura de ejemplos o planteos de situaciones problemáticas. A continuación se ofrece información relacionada con tres estudios recientes en este campo. Esta información ha sido tomada y modificada de http://www.oei.org.co/fpciencia/art.htm 1. Lea los siguientes textos




Texto I “En los comienzos del siglo XV se soltó una camada de conejos en Porto Santo, del archipiélago de Madeira, como no había otros animales de la misma especie, ni enemigos carnívoros, los conejos se multiplicaron con asombrosa rapidez y, a finales del siglo XIX, eran muy diferentes de la raza europea originaria: tenian un tamaño próximo a la mitad del de sus antecesores , otro pelaje y costumbres nocturnas, lo más importante era que la unión con los conejos continentales ya no resultaba factible. Por consiguiente, en el lapso de cuatro siglos había aparecido una nueva especie de conejo.”

Texto II “El lago Nabugalo (Uganda) mide tres por cinco kilómetros y está ubicado al margen del lago Victoria, estudios geológicos indican que se formó, aproximadamente, hace 4000 años, al aislarse del lago Victoria. En Nabugalo hay cinco especies de peces que no se conocen en ningún otro lado, ni en el mismo lago Victoria, sin embargo, cada una de ellas se parece mucho a una especie que desde hace mucho tiempo habita el Victoria. Ello sugiere que algunas poblaciones pertenecientes a esa especie, quedaron aisladas cuando se formó Nabugalo, y desde entonces se dieron los cambios necesarios para dar origen a las nuevas especies en menos de 4 000 años.”

Texto III “En Hawai existen varias especies de mariposas del género Hedylepta, que se alimentan de plantas de plátano. Todas las especies de este género que viven en Hawai se alimentan de pasto, semillas, lirios, palmas o legumbres. El hecho más sorprendente aquí es que el plátano fue introducido en las islas de Hawai por los polinesios, hace tan solo 1 000 años. Por lo anterior, se considera que algunas especies del género Hedylepta han cambiado durante ese breve lapso, breve en términos de la evolución, y formado nuevas especies que se alimentan exclusivamente de plátano.”

2. En función de la lectura responda las siguientes cuestiones: a) ¿Qué explicación daría a lo ocurrido en cada lugar? b) ¿Por qué se originó la nueva especie de conejo en Porto Santo, las cinco especies nuevas de peces del lago Nabugalo y la mariposa comedora de plátano de Hawai?. c) A manera de hipótesis, conteste: ¿cómo se puede producir el aislamiento reproductivo o las barreras que impiden el intercambio de genes entre poblaciones?




d) Si esta pregunta se la planteara a sus alumnos podría sugerirle analizar el significado de barreras precigóticas y cuál puede ser una de ellas. También preguntarles ¿Qué les sugiere el término barreras postcigóticas? ¿cuál puede ser una de ellas?

3. Analice la factibilidad de transferir esta actividad al aula y conteste: a) ¿Le parece pertinente esta actividad para el tema especiación? b)

¿Cree que esta actividad le permitirá integrar conceptos vistos hasta ahora?

c) ¿Qué dificultades cree Ud. que pueda ofrecer a sus alumnos? d) ¿Hasta qué nivel de análisis podrían llegar los alumnos con este tema?

4. Intercambie ideas sobre los items de los puntos 2 y 3 con algunos de sus compañeros de curso, elija dos de la lista de “Usuarios” en la plataforma de teleformación.

Puede ocurrir que cuando solicite a sus alumnos que elaboren hipótesis relacionadas con los mecanismos de aislamiento precigótico y poscigótico y cuáles pueden ser ejemplos de ellos, se manifieste un problema relacionado con la necesidad de búsqueda de información y la verbalización de sus respuestas. Nuevamente como ya lo expresáramos varias veces a lo largo del curso, la intervención del docente es fundamental, especialmente en estos temas de evolución. Justamente hemos incluido el tema de la comunicación relacionado con el de las actividades debido a que son interdependientes. Si analiza el gráfico de síntesis de los aportes didácticos verá que las formas de intervención son por un lado, tareas que permiten el desarrollo de las actividades diseñadas y por otro, una evidencia del método de enseñanza que aplicamos. Si usted le da a sus alumnos estas situaciones de análisis y de ellos no surgen respuestas fundadas puede ser porque no tengan elementos teóricos o porque no sepan cómo expresarse. Entonces, deberemos tomar como objeto de enseñanza un contenido procedimental relacionado con la formulación de hipótesis o de justificaciones. Esto es parte de lo que llamamos “enseñar a hablar la ciencia”. De esta forma ya no queda duda de que además de las actividades debemos prever las intervenciones verbales que acompañen y guíen el desarrollo de las mismas.




La evolución de los grandes grupos taxonómicos

¿Cómo ocurre la evolución a nivel de los grandes grupos taxonómicos? La evolución tiene una dimensión en el espacio y en el tiempo. Y la biogeografía, más que los fósiles, llevó a Darwin y Wallace a su visión evolutiva de la vida. La historia de la Tierra contribuye a explicar la actual distribución de las especies. La emergencia de archipiélagos volcánicos como Hawai o Galápagos abrieron nuevos ambientes que fueron colonizados por fundadores que por radiación adaptativa originaron las especies endémicas que las habitan.

Historia conjunta de la Tierra y de la vida En una escala global, la deriva de los continentes es el factor más correlacionado con la distribución espacial de la vida y con episodios evolutivos tales como extinciones en masa y radiaciones explosivas de diversidad biológica. Esta hipótesis la esbozó Alfred Wegener (1880-1930) en 1915, principalmente sobre la base del encaje de los continentes (Äfrica y Sudamérica encajan casi perfectamente en sus líneas de costa atlántica), y a causa de evidencias fósiles (hay reptiles del triásico similares en África del Oeste y en Brasil pero en ninguna otra región del mundo) y de la distribución de organismos actuales (la diversidad de marsupiales en Australia debida a su largo aislamiento). No obstante, este investigador murió sin saber que su teoría tendría amplia aceptación en la comunidad científica, cuando se hallaron nuevas evidencias en la década de 1950. Cuando se forman por primera vez rocas ricas en hierro, su estructura interna toma orientación norte/sur en respuesta al magnetismo de la Tierra. Si posteriormente la roca es desplazada de su lugar, conservará su alineamiento original. Además, estas rocas proporcionan un medio para determinar su latitud de origen de acuerdo con el ángulo de inclinación de la orientación del magnetismo original. Así, los científicos pueden rastrear las posiciones de los continentes y de los polos, siguiendo la orientación de estas rocas con hierro. En los años 1960 los avances tecnológicos permitieron cartografiar ampliamente el suelo oceánico y Harry Hess elaboró la hipótesis que se denominaría expansión del fondo oceánico, que explica en detalle el movimiento de los continentes sugerido por Wegener. Los continentes son las partes que sobresalen por sobre el nivel del mar de las grandes placas de la litosfera terrestre que se hallan flotando por encima del manto. En este manto muy caliente hay corrientes convectivas que movilizan los materiales y empujan las placas. Material del manto asciende a lo largo de crestas de sistemas de




dorsales centro-oceánicas y este movimiento va desplazando las placas como muestra la figura que aparece a continuación.

Figura 2: expansión del fondo oceánico

A medida que las placas se separan, el magma va ascendiendo por las fracturas recién creadas generando nuevos fondos oceánicos, proceso llamado expansión del fondo oceánico, en tanto que en las fosas oceánicas profundas, la litosfera oceánica se introduce hacia el interior del planeta, volviendo al manto, proceso denominado subducción. En la figura siguiente, se detallan las placas tectónicas actuales y su movimiento.




Figura 3: placas tectónicas de la Tierra

Las placas pueden tener distintos tipos de borde que se diferencian en función del movimiento que exhiben, como se visualiza en la lámina siguiente.

Figura: lámina XV




Bordes divergentes: en algunos bordes, como los indicados en la figura anterior por flechas apareadas en sentido opuesto, las placas se separan produciendo ascenso de material desde el manto para crear nuevo fondo oceánico. Así, por ejemplo, América el Norte y Europa se están separando a una tasa de unos 2 cm por año. Bordes convergentes: cuando las placas se juntan, el borde de una placa invade el borde de la placa subyacente y la placa más densa se hunde debajo de la menos densa. Bordes de falla transformante: en este caso, las placas se desplazan lateralmente y lo hacen una respecto de la otra, pero sin que ocurra producción o destrucción de fondo oceánico. Estos movimientos pueden causan terremotos y erupciones volcánicas y en el pasado originaron montañas cambiando abruptamente la geografía. Modificaciones de la corteza terrestre, de la atmósfera y de los océanos afectan profundamente la evolución de la vida, de modo tal que puede decirse que la historia de la Tierra y la historia de la vida son inseparables. Mencionamos a continuación dos etapas de esta saga permanente de la deriva continental que tuvieron una fuerte influencia sobre la vida.




Figura 4: una muestra de la deriva continental

La primera etapa data de unos 250 millones de años, casi al final del Paleozoico, movimientos tectónicos (de las placas que constituyen la litosfera terrestre) unieron las masas de todos los continentes en una sola denominada Pangea (“toda la tierra” en griego). Esto produjo bastantes transformaciones: especies que estaban evolucionando aisladas quedaron juntas, se redujo grandemente el hábitat costero, se modificaron las corrientes marinas, el interior de los continentes creció en tamaño, etcétera. Seguramente, la formación de Pangea tuvo un tremendo impacto ambiental que reordenó la diversidad biológica causando extinciones y aportando nuevas oportunidades para los grupos taxonómicos que sobrevivieron a la crisis. La segunda etapa dramática a la que nos referimos data de hace unos 180 millones de años, en el mesozoico. Pangea comenzó a desmembrarse causando un aislamiento geográfico de grandes proporciones. A medida que los continentes se separaron, cada uno se transformó en un escenario evolutivo diferente, y sus faunas y floras comenzaron a divergir. Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



Una historia que se repite: extinciones seguidas de radiaciones adaptativas de los sobrevivientes Los caminos evolutivos desde la vida en épocas pretéritas hasta la actual no han sido sencillos. El registro fósil revela una historia en episodios, en los cuales se intercalan comparativamente largos períodos de calma con diversificación de especies, seguidos por cortos intervalos en los cuales muchas especies desaparecen de la faz de la Tierra y se cambia drásticamente la composición de especies. En otras palabras se producen episodios alternantes de radiación adaptativa seguidos de episodios de extinción en masa, como muestra el siguiente gráfico.

Figura 5: diversidad de la vida en número de familias y períodos de extinción en masa

Los grupos taxonómicos a menudo se diversifican profusamente al principio de su historia evolutiva. En muchos casos, las grandes radiaciones parecen haber ocurrido después que alguna característica novedosa posibilitó un conjunto de nuevas condiciones y recursos que presentaron nuevas oportunidades no explotadas con anterioridad. Por ejemplo, la evolución de las alas aportó a los insectos nuevas posibilidades: rápido acceso a cimas de árboles, a islas, a otras áreas de alimentación y de apareamiento. La radiación adaptativa de esta nueva contingencia produjo cientos de miles de variaciones del plan básico ya existente del cuerpo de los insectos.




Otra impresionante radiación es la conocida como explosión cámbrica, que marca el límite entre el precámbrico y el paleozoico. En ese tiempo, la diversidad de animales marinos aumentó decisivamente. Los más antiguos fósiles conocidos de animales proceden de rocas precámbricas de hace unos 700 millones de años y corresponden a invertebrados sin concha con un plan corporal muy distinto del de sus sucesores paleozoicos. El destino de estos linajes es desconocido. La hipótesis más aceptada es que se extinguieron y que todos los phyla de animales que existen hoy evolucionaron en menos de 10 millones de años durante el cámbrico. Una hipótesis alternativa es que por lo menos algunos phyla actuales ya habrían surgido en el precámbrico. Se supone que una novedad evolutiva importante para esta explosión fue el origen de partes duras en el cuerpo de los animales (conchas, caparazones, etcétera) que permitieron su defensa contra predadores. Los genes que controlan el desarrollo también habrían evolucionado, aumentando las posibilidades de complejidad morfológica y diversidad estructural. Las extinciones ocurren cuando el hábitat de las especies ha sido destruido o el medio ha cambiado en una dirección no favorable para ellas. Si las temperaturas del océano caen aún unos pocos grados, muchas especies podrían perecer. Por otra parte, si las condiciones físicas no cambiaran, podrían alterarse factores biológicos: el cambio evolutivo en una especie puede provocar un impacto en otras; por ejemplo, la evolución de partes duras en el cuerpo de algunos animales cámbricos puede haber ocasionado que otros animales que no la poseyeran fueran más vulnerables a los predadores y, por ello, ser más susceptibles a extinguirse. La extinción es un hecho inevitable en un mundo cambiante. Ha habido grandes crisis en la historia de la vida cuando las modificaciones ambientales globales han sido muy rápidas y disturbadoras por lo que, literalmente, han barrido de la faz de la Tierra muchas especies, incluso numerosos grupos taxonómicos. De las aproximadamente doce extinciones en masa reconocidas en el registro fósil, dos han concitado la mayor atención: la extinción pérmica (hace unos 250 millones de años) y la extinción cretácica (hace unos 65 millones de años). La extinción del pérmico define el límite entre el paleozoico y el mesozoico, estimándose que cerca del 90% de las especies de animales marinos desaparecieron entonces. La vida terrestre también fue afectada ya que, por ejemplo, 8 de los 27 órdenes de insectos conocidos entonces no sobrevivieron al Triásico, el próximo período. Esta extinción en masa ocurrió en menos de 5 millones de años. Varios factores se combinaron para causar transformaciones radicales en este tiempo: la organización del supercontinente Pangea modificó los ambientes marinos y terrestres, el clima se alteró por masivas erupciones volcánicas con liberación de lava y ceniza al ambiente, que lo habrían calentado, y habría ocurrido un déficit de oxígeno en los océanos.




Otro punto de inflexión fue la extinción del cretácico, que define el límite entre el mesozoico y el cenozoico. Esta debacle condenó a más de la mitad de las especies marinas y abundantes familias de plantas y animales terrestres, incluyendo la mayoría de los linajes de dinosaurios. Entonces, el clima se volvió más frío y los mares bajos se retrajeron. Hubo grandes erupciones volcánicas que podrían haber contribuido al enfriamiento porque liberaron cenizas a la atmósfera que pudieron haber bloqueado la luz del Sol. También en esa época, un asteroide o cometa habría caído en la Tierra, y algunos investigadores le atribuyen haber sido la mayor causa de esta extinción. Se supone que al colisionar con la Tierra, el meteorito habría producido una gran nube de desechos bloqueando la luz solar y disturbando el clima por varios años, lo cual habría producido la extinción en masa. Hay evidencias que muestran que el meteorito efectivamente habría caído: se han encontrado sedimentos de la época en toda la Tierra, en una capa muy delgada que contiene arcilla con iridio, un elemento muy raro en la Tierra pero común en meteoritos. Asimismo, hay un cráter submarino en la península de Yucatán en México que tendría la edad estimada para la colisión. Sin embargo, su papel como única causa de la extinción es cuestionado en la actualidad. Más bien, se considera que la extinción sería producto de todas las causas antes mencionadas y no solamente del impacto del meteorito. Sean cuales fueren las causas, las extinciones afectan profundamente la diversidad biológica, habiendo un lado creativo de la destrucción. Las especies que sobreviven a estas crisis, por azar o porque tienen cualidades adaptativas, se transforman en el stock para nuevas variaciones; así, van a ocupar las posibilidades dejadas por los numerosos seres vivos que han desaparecido. Sucesivamente, de extinción en diversificación, se fue modelando la vida hasta que llega a su forma actual. Podemos decir sin dudar que la Tierra sería muy diferente si algunos linajes de dinosaurios hubieran sobrevivido a la extinción del cretácico o si no hubieran persistido los mamíferos que vivieron en esa época... Y desde luego, las especies hoy siguen evolucionando, a su ritmo y de acuerdo con las condiciones ambientales actuales, de las cuales nosotros mismos somos el factor más determinante por las modificaciones que producimos sobre el ambiente en general.


Si retomamos las características del conocimiento científico veremos que el razonamiento en ciencias se relaciona tanto con el proceso de toma de decisiones como con las exploraciones y experimentación particulares. En el primer sentido Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



podemos encontrar numerosos casos en los que el hombre con su proceder interviene en el futuro de algún proceso o fenómeno. Justamente el tema extinciones es uno de ellos. Le proponemos que realice las siguientes tareas: 1. Qué respuesta daría usted a sus alumnos si le plantearan preguntas como la siguiente: ¿Puede el hombre influir en el proceso de extinción de una especie? ¿De qué formas el hombre está acelerando el proceso de extinción de las especies? 2. ¿Qué respuesta hipotética daría a la siguiente afirmación: “la manipulación genética en algunas especies la puede llevar a la extinción?" 3. Lea el siguiente texto y diseñe una actividad para el aula: indique objetivos, contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales, tipo de actividad y de razonamiento esperado. Cuando la ignorancia y la superstición son causa de extinción La ignorancia y el desconocimiento también pueden hacer peligrar las especies. Mucha gente mata lechuzas y búhos... creyendo que traen "mala suerte". Los ganaderos de la Patagonia aún matan a los guanacos, creyendo que compiten con las ovejas por el pasto (cuando en realidad poseen diferentes hábitos de alimentación); y se matan muchas aves rapaces como águilas y halcones, creyendo que cazarán a las aves de corral. 4. Comparta su diseño de la actividad con otros docentes compañeros de este curso. Para ello redacte breve y claramente todos los elementos que se solicitan en el punto 3 y lleve su propuesta a la sección “Trabajos” en la plataforma de teleformación. Compare su propuesta con otras que allí encuentre.

Puede, con esta actividad, retomar lo que explicamos acerca del discurso argumentativo en capítulos anteriores a los fines de guiar una discusión que permita sacar a la luz diferentes puntos de vista. De esta forma la actividad será un adecuado disparador para revisar los temas anteriores o para seguir avanzando en el tratamiento de la problemática de la evolución. El alcance del contenido y del nivel de razonamiento al que pueda llegar con sus alumnos dependerá de los ejemplos que tome y de los contenidos que ellos manejen. Desde la perspectiva biológica es importante que el alumno se sienta parte de los ambientes donde vive y también parte de la historia de nuestra propia especie. También es objeto de estudio de la ciencia el comportamiento del hombre y las Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



decisiones que este toma respecto del mismo y de otras especies. Es importante entonces que los alumnos comprendan que la capacidad de razonamiento del hombre le permite no solo generar este producto cultural, que es la ciencia, sino también tomar decisiones y pensarse a sí mismo como objeto de estudio y análisis. Una vez resuelta la actividad Nº 33, le proponemos continuar analizando las grandes regularidades que explican la macroevaluación.

¿Cuáles son los patrones de cambio en la macroevolución? Desde un punto de vista evolutivo, todas las especies existentes comparten uno o varios ancestros y la diversidad actual es producto de incontables ramificaciones desde el mismo origen de la vida. La historia evolutiva de una especie o de un grupo de especies relacionadas se conoce como filogenia. Esta historia normalmente se representa en forma de árboles filogenéticos, es decir diagramas que muestran las relaciones evolutivas de la manera más adecuada posible. De este modo, un grupo de especies es monofilético cuando fueron originadas por un único ancestro; este ancestro debe ser el progenitor de todas las especies dentro del grupo y de ninguna fuera de él. Al contrario, sería polifilético si sus miembros derivaran de dos o más formas ancestrales, como se aprecia en los siguientes esquemas.




Monofilético

D

E

Polifilético

G

C

H

F

J

K

I

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B

A partir de datos del registro fósil y de estudios de diversa índole, se elaboran los árboles filogenéticos que expresan la evolución del grupo examinado. Se conoce como anagénesis (o evolución filética) la acumulación de cambios asociada con la transformación de una especie en otra; involucra la transformación de toda la población a un estado diferente del ancestral, por lo que se justifica un nuevo nombre de especie y hasta una nueva categoría si fuera necesario, como otro género. Por el contrario, la cladogénesis representa cambios que producen diversidad biológica al ramificar una o varias especies a partir de una especie parental, la cual continúa existiendo con las nuevas. En términos generales, la historia evolutiva muestra diversos patrones que se reflejan en los árboles de distintas maneras. Ellos son:

1. Radiación adaptativa: en este caso, hay emergencia de numerosas especies a partir de un ancestro común que representó un tipo adaptativo favorable con nuevas oportunidades de diversificarse en el ambiente. Por ejemplo, todo el grupo de aves Rheiformes, entre la que se encuentra el ñandú, proceden de un ancestro común (observar figura siguiente). Su distribución geográfica actual restringida al hemisferio sur se interpreta como una consecuencia del desmembramiento del continente de Gondwana, donde se habrían hallado sus ancestros.




Figura 6: árbol filogenético de las aves no voladoras basado en estudios moleculares

2. Convergencia: a veces, linajes no relacionados y morfológicamente diferentes, evolucionan de tal modo que resultan parecidos entre sí. Usualmente esta convergencia evolutiva indica que dichos linajes se han adaptado en un tipo de ambiente similar y muestran modos semejantes de vivir en él. Organismos adaptados a los océanos que tienen un cierto tamaño y que proceden de distintas líneas evolutivas derivaron en formas corporales muy parecidas, tal el caso del ictiosaurio (un reptil fósil), el tiburón (un pez cartilaginoso) y el delfín (un mamífero).




Figura 7: ejemplos de convergencia: a) ictiosaurio, b) tiburón, c) delfín

3. Divergencia: ocurre cuando un grupo ancestral se bifurca en dos ramas que darán origen a linajes muy diferentes. Como ejemplo citamos la divergencia en el linaje de los reptiles que originó las aves (ver figura siguiente). En efecto, las aves comenzaron como reptiles voladores y evolucionaron en la gran diversificación reptiliana del mesozoico. Las aves actuales son muy distintas de los reptiles modernos debido a la presencia de plumas y otros caracteres que les permiten el vuelo.




Figura: lámina XVI

4. Evolución paralela: se refiere a dos linajes independientes que han evolucionado de manera similar y en un tiempo más o menos semejante, adaptándose de modo parecido a ambientes equivalentes. Es el caso de los linajes de los mamíferos marsupiales en Australia y los mamíferos placentarios en el resto del mundo (ver figura siguiente). Existen tipos morfológicos muy similares en ambas líneas evolutivas, aunque son diferentes en esencia, de acuerdo al tipo de vida al que se han adaptado (por ej., como ardillas voladoras, topos, etcétera). Los marsupiales probablemente se originaron en Norteamérica y llegaron a Australia vía Sudamérica y la Antártida, cuando estas regiones estaban unidas en el continente de Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



Gondwana. Al iniciarse su separación, Australia llevaba ancestros de los marsupiales los cuales estuvieron aislados por unos 50 millones de años, evolucionaron y se diversificaron allí. Los marsupiales, comparados con los placentarios, tienen varias desventajas adaptativas, la más importante es que sus crías nacen muy pequeñas y desprotegidas y deben buscar por sus propios medios la bolsa marsupial para terminar su desarrollo. A pesar de ello y por el hecho de no haber placentarios en Australia, ocuparon allí todas las posibles formas de vida, como lo hicieron los placentarios en el resto de la Tierra, donde, si bien hay marsupiales, estos no constituyen un grupo significativo.

Figura: lámina XVII

Por último, es preciso señalar que los diversos grupos evolucionaron a diferentes velocidades y que algunos linajes han permanecido invariables por mucho tiempo. Entre los que aún hoy persisten, por lo que se los cita como “fósiles vivientes”, se




encuentran un pez óseo (el celacanto) y una gimnosperma (el ginkgo). El celacanto (Latimeria chalumnae) (ver figura siguiente) habita en los mares de África del sur y es el único pez crosopterigio viviente. Sus ancestros proceden del período devónico y llegaron hasta el cretácico, con excepción de esta especie que fue descripta para la ciencia solo en 1938, año hasta el cual el grupo fue considerado extinto. El ginkgo (Ginkgo biloba) es un árbol nativo de China y Japón (ver figura siguiente). Único sobreviviente de las gimnospermas llamadas Ginkgófitas, esta especie ha persistido sin cambios por lo menos en los últimos 100 millones de años.

Figura: lámina XVIII

En contraste con los grupos mencionados como “fósiles vivientes”, otros grupos evolucionan muy rápidamente. Tal el caso del hombre: la especie actual (Homo sapiens) se diversificó de nuestros ancestros homínidos en un proceso que llevó apenas unos 5 millones de años.




Figura 8: probable árbol filogenético de los primates

La sistemática en la actualidad tiende a reflejar las afinidades evolutivas de los grupos taxonómicos, de tal modo que haya correspondencia entre árboles evolutivos y sistemas de clasificación, por supuesto cuando hay estudios que lo permiten. Como un caso interesante, presentamos el sistema clasificatorio de los osos (ver figura siguiente), mamíferos del orden Carnívora. Los taxónomos no se ponían de acuerdo sobre si los osos panda y panda menor eran miembros de la familia de los osos (Ursidae) o de los mapaches (Procyonidae), ambas muy relacionadas. Estudios moleculares comparativos de proteínas de la sangre y de ADN permitieron estimar las similitudes de los genomas de sus integrantes y elaborar el árbol evolutivo de la figura siguiente ¿Con estos argumentos, se considera que los pandas menores deben pertenecer a la familia de los mapaches, en tanto que los osos panda están bien ubicados en la familia de los osos, si bien constituyen en ella un grupo bien diferenciado del resto de las especies. De este modo, la clasificación es natural y refleja la evolución del grupo, algo no siempre factible de reconocer cuando se analizan solamente los caracteres morfológicos externos.




F i g u r a 9 : á r b o l f ilogenético de los osos basado en estudios moleculares

Controversias actuales en torno a los mecanismos de la evolución

¿El cambio fue gradual o fue a saltos? Si examinamos el registro fósil, encontraremos que si bien aportan gran información de las distintas etapas de la evolución, existen muchas interrupciones. Ya Darwin observó... ”el registro fósil es una historia del mundo cortada, imperfecta..” Aún así los neodarwinistas sostienen el gradualismo. Este principio ha sido cuestionado por otros evolucionistas, principalmente paleontólogos (Eldredge y Gould, 1972; Eldredge y Cracraft, 1980; Eldredge, 1985, 1989). Su propuesta, expresada como evolución por equilibrios puntuados o saltacionismo, se basa en las observaciones paleontológicas, donde cada nueva especie aparece bruscamente dentro de series fósiles que han persistido inalterables durante largos periodos geológicos, reemplazándola sin observarse transiciones entre una y otra. Los puntualistas afirman que la evolución de grupos de organismos ha tenido lugar a través de saltos y que, por tanto, la ausencia de eslabones fosilizados no se Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



debe a las lagunas en los hallazgos de fósiles. Los organismos con determinado bagaje de características se encuentran en equilibrio con los cambios en el ambiente. Este equilibrio se vería interrumpido de vez en cuando al surgir, de improviso, nuevas formas que, de momento, no estarían adaptadas a ningún ambiente sino que lo harían de manera paulatina. Es decir, que el registro fósil refleja con fidelidad la manera en que ocurrió la evolución, con largos períodos de estasis (sin cambios en una especie) interrumpidos por breves períodos de rápida especiación.

Figura 10: gradualismo y equilibrio puntuado

Ahora bien, ¿cómo explican la microevolución y la macroevolución? Para responder este interrogante comenzaremos por proponerle una actividad.


En el capítulo anterior tratamos los conceptos de micro y macroevolución y fundamentalmente desarrollamos aspectos del neodarwinismo, en este momento nos parece apropiado que los retome ya que le serán útiles para continuar el debate actual sobre los mecanismos de la evolución. A continuación le proponemos una serie de preguntas que lo orientarán en esta revisión. 1. ¿ A qué se refiere la microevolución? 2. ¿ Cómo explica el gradualismo la macroevolución? Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



3. ¿ Cuál es el principal factor de cambio para el neodarwinismo? 4. ¿Cómo explican el registro incompleto de la serie de fósiles para algunos grupos? Para profundizar el tema le recomendamos consultar las recomendaciones incluidas en la sección "Enlaces" de la Plataforma. Si tuvo dificultad con algunas de estos interrogantes, tal vez deba revisar nuevamente el capítulo anterior, si no, está en condiciones de continuar con nosotros la discusión entre gradualismo y saltacionismo.

Retomemos entonces la pregunta sobre cómo explican los diferentes evolucionistas la microevolución y la macroevolución. Como usted recordará, para los gradualistas los fenómenos macroevolutivos son compatibles con los microevolutivos (o especiación), es decir que todos los fenómenos evolutivos admiten una explicación a partir de estos mismos mecanismos genéticos. Para el puntualismo el núcleo de la discusión es la existencia de mecanismos distintos para la microevolución y para la macroevolución. Los procesos de selección únicamente jugarían un papel durante la estasis, pero no durante las puntuaciones. El puntualismo considera que si bien la selección natural es el principal motor de la evolución, la misma tiene un valor significativo a pequeña escala, y difícilmente pueda constituir el factor único para explicar cambios de mayor envergadura. Este modelo de los equilibrios puntuados ha propiciado el debate entre los biólogos, debate especialmente relacionado con la revisión de cómo explicar los mecanismos evolutivos así como también con otorgar una mirada distinta a las pruebas de la evolución, particularmente al registro fósil. Pero el debate no se limita solo a esta postura, hay otras discusiones, por ejemplo referidas al papel del azar. Veamos de qué se trata.

¿Las diferencias entre genes se deben al azar? Motoo Kimura y otros autores proponen que la evolución de la mayoría de las proteínas y de los genes que las codifican se debe en su mayor parte al azar. Kimura (1983) señala que el carácter diferenciador del neodarwinismo es el papel central que da a la selección en la producción de diferencias genéticas entre las especies. Denomina su teoría como neutralista y admite que la mayor parte de las sustituciones mutantes no son mantenidas por una selección darwiniana positiva, sino que son fijadas aleatoriamente por deriva genética. Recordemos que la deriva genética consiste en el cambio puramente aleatorio de las frecuencias génicas, debido a que cualquier población consta de un número finito de individuos.




Kimura no renuncia a que las sustituciones mutantes, una vez fijadas en el tiempo, lleguen a tener importancia cuando las especies se vean sometidas a cambios ambientales. En su opinión, la mayoría de los genes mutantes son selectivamente neutros, es decir, no tienen selectivamente ni más ni menos ventaja que los genes a los que sustituyen; en el nivel molecular, la mayoría de los cambios evolutivos se deben a la deriva genética de genes mutantes selectivamente equivalentes. Los seleccionistas sostienen que para que un alelo mutante se difunda en una especie, debe poseer alguna ventaja selectiva; en cambio, para los neutralistas, algunos mutantes pueden difundirse en una población sin tener ninguna ventaja selectiva, su suerte dependería del azar: su frecuencia fluctúa, incrementándose o decreciendo fortuitamente con el tiempo, porque sólo se escoge un número relativamente pequeño de gametas de entre el amplio número de gametas masculinas y femeninas. En el curso de esta deriva aleatoria, la inmensa mayoría de los alelos mutantes se pierden por azar, pero la fracción restante termina por fijarse en la población. Finalmente, en cuanto al polimorfismo, los neutralistas sostienen que este es selectivamente neutro y que se mantiene en una población mediante el aporte mutacional y la eliminación al azar. Es decir que para los neutralistas el polimorfismo y la evolución molecular no son dos fenómenos distintos: el polimorfismo es solo una fase de la evolución molecular. El debate continúa, ahora con los genes...

¿En términos de la evolución qué es más importante, la especie o los genes? En 1976, el etólogo Richard Dawkins publicó un revolucionario libro, El gen egoísta, en el que se divulgaba la tesis de la sociobiología sentada por E. O. Wilson en su libro precisamente denominado Sociobiología de 1975. En ese primer y polémico libro, Dawkins introdujo la idea del gen como uno de los motores que marcan la evolución de las especies de acuerdo con los principios de las teorías neodarwinistas. Dawkins y sus seguidores consideran que el factor importante en la evolución no es el bien de la especie o grupo, como tradicionalmente se entiende, sino el bien del individuo o del gen. Los individuos no son más que máquinas creadas por los genes para su supervivencia. Según la postura neodarwinista la selección natural actúa sobre la especie. Un individuo no sería más que un "peón" que se sacrificaría por el bien de la especie. Para la postura del “gen egoísta”, la alternativa es la selección de genes o selección de individuo: los individuos altruistas llegan a extinguirse en beneficio de los egoístas, que predominarán en el grupo. Los genes “han construido” una gran variedad de "máquinas" para prosperar explotándolas, de modo que un gen puede ser considerado Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



como una unidad que sobrevive a través de un gran número de cuerpos sucesivos e individuales. Así, un gen es definido como una porción de material cromosómico que, potencialmente, permanece durante suficientes generaciones para servir como una unidad de selección natural. El individuo es demasiado grande y efímero para ser considerado unidad de selección. Un gen es considerado bueno, es decir, que permanece muchas generaciones si vela por sí mismo, si es egoísta. La evolución será el proceso por el cual algunos genes se hacen más numerosos y otros disminuyen en el patrimonio genético. La postura de Dawkins sobre la importancia de los genes queda bien clara en un reportaje que el periodista Pujol Gebelli le realiza para el diario El País de Madrid. (http://www.pagina12.com.ar/2000/suple/Futuro/00-06-17/pagina2.htm)

Un dato Richard Dawkins (Nairobi, 1941) sorprendió a la comunidad científica cuando en 1976 publicó “El gen egoísta”. Con el paso del tiempo, las ideas de Dawkins se han ido refinando. Tal vez por eso, y por el prestigio que se ha ganado como divulgador, el investigador británico disfruta en la Universidad de Oxford de una cátedra poco común, la de divulgación científica, o, como mejor se expresa en inglés, de public understanding of science (comprensión pública de la ciencia). Fruto de la actividad que desarrolla en ella ha surgido Destejiendo el arco iris, un libro recientemente publicado en España por Tusquets Editores y la Fundación La Caixa y que pronto aparecerá en la Argentina. En sus páginas, Dawkins halla conexiones entre la ciencia y la poesía.

A continuación lo invitamos a leer parte de este diálogo entre el periodista y Richard Dawkins:

P–¿Cuál es el papel de los genes? D – Los genes son entidades que sobreviven a lo largo de las generaciones. A medida que la selección natural actúa, sobreviven aquellos genes que precisan las especies para continuar existiendo. Así, las especies disponen de un capital genético que se transmite de generación en generación no de forma aleatoria o por puro azar, sino con el propósito de garantizar la supervivencia. Esos genes irán modificándose por las exigencias de la selección natural, de modo que permitirán una mejor adaptación de las especies a un




medio cambiante. De alguna forma, el medio ayuda a seleccionar los genes que mejor se adaptan a unas determinadas condiciones. P – Cuando formuló esta teoría algunos creyeron que los genes tenían algo parecido a una conciencia. D – Yo nunca dije eso. Es una falacia decir que los genes tienen conciencia. Los genes son solo ADN, moléculas. Como metáfora podría valer si asumimos que para construir la vida los genes pretenden conseguir algo. Sin ir más lejos, su propia supervivencia. Pero de ningún modo de forma consciente. Si asumimos que este es su rol, podremos llegar a entender aspectos clave de la evolución. Por el contrario, si asumimos que las especies o los individuos tratan de perpetuar su existencia o de maximizar su descendencia, obtendremos respuestas erróneas. Sí es correcto, en cambio, asumir que los genes tratan de perpetuarse replicando el máximo número de copias de sí mismos. P – ¿Quiere decir que los organismos no son más que un vehículo para los genes? D – En esencia, sí; pero teniendo en cuenta que los genes no pueden escoger. Es más, si el individuo no se reproduce por alguna causa, los genes mueren con él. Su supervivencia, pues, es una consecuencia de la evolución de los organismos. P – ¿Participaron los genes en los procesos de extinción? D – No directamente. Un gen poco puede hacer ante los efectos devastadores de un cometa, por ejemplo. Pero, a pesar de que una extinción no es más que la muerte masiva de organismos, la existencia de determinados genes puede favorecer la supervivencia de un organismo concreto en condiciones ambientales adversas. P – ¿Por qué biólogos y evolucionistas han criticado tanto esta idea? D – Porque no la han entendido. Los genes nos permiten otra forma de expresar la teoría de la evolución. Forman parte, en este sentido, de las teorías neodarwinistas en las que también cabe formular la evolución a través de las especies. Hoy esta idea ya está mayoritariamente aceptada; no tanto por el mejor conocimiento de los genes, sino más bien por pura lógica. P – ¿Puede ayudar a entender el futuro? D – Es muy difícil predecir el futuro. Lo único que podemos decir es que dentro de 50 millones de años probablemente habrá vida. Pero no podemos decir qué especies habrá ni qué forma tendrán. Sólo que descenderán de las actuales, aunque es imposible saber de cuáles. De lo que sí estoy seguro es de que habrá una diversidad similar a la actual, con carnívoros y herbívoros, voladores y nadadores. También estoy seguro de que habrá una nueva extinción masiva y que es muy probable que los mamíferos no logren sobrevivir.“

A modo de síntesis sobre las posturas que explican la macro y la microevolución Las distintas posturas delineadas en los párrafos precedentes son parte del debate actual y, en cierta forma, ponen en evidencia que la teoría de Darwin tiene Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



algunos aspectos problemáticos. No obstante, sigue siendo el paradigma actual. A continuación le proporcionamos una breve síntesis de cada postura: •

Gradualismo: sostiene que los cambios de una especie se deben a transformaciones lentas y constantes en el tiempo.

•

Teoría de los equilibrios puntuados: niega que el registro fósil sea incompleto, sosteniendo que la aparición súbita de nuevas especies fósiles refleja que su formación se sigue a través de explosiones evolutivas, después de las cuales la especie sufrirá pocos cambios durante millones de años.

•

Neutralismo: la mayoría de los genes mutantes son selectivamente neutros, es decir, no tienen ventajas en relación con los genes a los que reemplazan; en el nivel molecular, la mayoría de los cambios evolutivos se deben a la deriva genética de genes mutantes selectivamente equivalentes.

•

Teoría del gen egoísta: lo importante son los genes, los individuos solo son portadores de los mismos y permiten que ellos se reproduzcan.

Volvemos a la genética Como cierre, retomemos la genética desde una perspectiva evolutiva. Analicemos primero sintéticamente los significativos aportes de la biología molecular en la evolución, principalmente en la producción de variación genética, que es su base misma:

1. El programa genético por sí mismo no proporciona el material para producir nuevos organismos, sino la base para construir el fenotipo. 2. La información genética va en un solo sentido: desde los ácidos nucleicos hacia las proteínas. 3. Los mecanismos moleculares básicos y el código genético son semejantes en todos los organismos. 4. La mayoría de las mutaciones génicas parecen ser neutrales o casi neutrales, es decir que no tienen un efecto notable en el valor selectivo del genotipo. Esta situación, sin embargo, varía según el gen de que se trate. 5. Un análisis comparativo crítico de los cambios moleculares durante la evolución provee un gran número de datos valiosos para la reconstrucción de la filogenia. Esto es particularmente importante cuando la evidencia morfológica es dudosa. No obstante, los caracteres moleculares también pueden ser convergentes.




6. La mutación juega un papel mucho más complejo de lo que se creía con anterioridad. Así lo demuestra el hallazgo de los genes mutadores, es decir genes cuya expresión es un aumento en la tasa de mutaciones, y del fenómeno de la hipermutación, que también aumenta notablemente su tasa. Esto indicaría que los mecanismos para la producción de las variantes genéticas (o sea las mutaciones) están sujetos, a su vez, a la evolución, lo cual torna más compleja su compresión.

Hitos en las ideas sobre la evolución Para terminar, le ofrecemos un resumen de las etapas más significativas en las modificaciones que sufrió la teoría evolutiva darwiniana desde que Darwin falleciera hasta nuestros días.

Modificación

Fecha 1883

Weismann: teoría del Germoplasma.

1886

Se reconoce la diploidía y la recombinación genética.

1900

Mendelismo: se redescubren y se aceptan las leyes de Mendel.

1918-1933

Fisherismo: se considera la evolución como una cuestión de frecuencias génicas y de presiones de selección.

1936-1947

Síntesis evolutiva: se enfatizan los enfoques poblacionales; hay interés en la evolución de la diversidad, la especiación alopátrica y la variación en las tasas evolutivas.

1947-1970

Post-síntesis: se considera al individuo como “blanco” de la selección; se alcanza un enfoque más globalizador; aumenta el reconocimiento del importante papel del azar en la evolución.

1954-1972 Décadas 1970 y 1980

Importancia de la evolución de las especies (especiación). Redescubrimiento de la selección sexual: importancia del éxito reproductivo para la selección. Teoría neutral de la evolución molecular. El gen egoísta.

AC T I V I D AD N ° 3 5 Como usted ha podido apreciar durante el desarrollo de este curso hemos recorrido el camino desde la genética a la evolución. También le hemos manifestado en varias oportunidades que usted con sus alumnos puede recorrer el camino inverso.




Para reflexionar sobre ambas posibilidades y profundizar sus conocimientos de las teorías evolucionistas le proponemos la siguiente actividad. 21. Reflexione, responda y realice: a) ¿Qué decisión didáctica tomaría respecto de la secuenciación de los temas de genética y evolución? b) ¿Qué tipo de actividad plantearía para sacar a la luz los aspectos problemáticos de la teoría de Darwin? 22. Describa la lógica del razonamiento seguido en este capítulo a partir de la secuencia de temas y preguntas que se fueron planteando. Puede ayudarle confeccionar un diagrama o esquema conceptual. 23. Retomando el diálogo con Richard Dawkins e incluyendo las distintas posturas sobre los mecanismos de la evolución: ¿qué argumentos ofrecen las distintas posturas sobre las estrategias que sigue la evolución?. Elabore un cuadro comparativo. 24. Indique en qué momento del análisis del tema de evolución podría pensar en un tratamiento interdisciplinario y con cuáles áreas o disciplinas podría interactuar. 25. Elabore por escrito todas las respuestas a los puntos anteriores y llévelas a la sección “Trabajos” de la plataforma de teleformación. Compare sus respuestas con las de otros compañeros que también llevarán allí sus propuestas.

Desde la clasificación para las actividades que le dimos al comienzo del capítulo (archivo 6.1.1) podemos decir que esta actividad es de cierre, ya que plantea preguntas que le permiten reflexionar sobre el camino recorrido. Ahora, para que usted tenga algunos elementos más para responder a la pregunta 2 de la actividad 35 le sugerimos:




Otras aproximaciones didácticas

Las actividades y los canales de comunicación en el aula de biología

El carácter intencional de la enseñanza, dirigida a facilitar la construcción de diferentes aprendizajes, enmarcado en un determinado modelo de enseñanza, requiere de un esfuerzo para establecer los canales de comunicación que posibiliten la resignificación de los contenidos seleccionados. Dicho proceso ocurre durante la resolución de las actividades, las que se organizan en un conjunto de tareas para el docente y los alumnos. Aunque seguramente usted tiene un gran repertorio de ellas, le listamos a continuación los tipos de actividades más comunes y luego las posibles tareas.

El repertorio de actividades • Exposición verbal en forma magistral, de diálogo, conferencia o con apoyo audiovisual. • Trabajo con libro de texto. Incluimos aquí guías, ejercicios, problemas, análisis históricos, simplemente lectura, consulta bibliográfica.

• Preguntas del profesor en forma oral, escrita, con ayuda de cuestionario, con planteo de hipótesis o problemas. • Trabajo práctico de laboratorio por demostración, descubrimiento dirigido o indagación autónoma.

• Trabajo práctico fuera del aula: salidas, excursiones a huertas y campos. • Asamblea, panel u otras técnicas de discusión grupal. • Elaboración de planes de investigación, de transferencia o de acción en el medio • Elaboración de conclusiones a modo de autoevaluación, cierre, reflexión metodológica, informes. • Juegos, cantos, dibujos y simulaciones.

A partir de aquí, las principales tareas que realizan los alumnos son: •

Decidir (elegir, seleccionar, agrupar, etcétera).




•

Planificar y diseñar.

•

Expresar dudas, opiniones y saberes (niveles de comprensión y de explicación).

•

Debatir, argumentar, justificar, analizar, describir, etcétera.

•

Recibir información elaborada, memorizar, copiar.

•

Buscar información leyendo, experimentando, observando, entrevistando, etcétera.

•

Registrar información en forma escrita con dibujos o de modo audiovisual.

•

Transformar y jerarquizando.

•

Investigar explicaciones, hipótesis, problemas, procedimientos, técnicas, conceptos.

reelaborar

la

información

resumiendo,

clasificando,

• Ejecutar técnicas y manejar aparatos y herramientas. Las posibles tareas del docente pueden ser: • Preguntar para:

-controlar lo que el alumno sabe; -indagar las ideas y comprensiones que los alumnos poseen y manifiestan en sus exposiciones; -indagar si lo que explican se comprendió; -sugerir una respuesta. • Responder o afirmar para:

-sintetizar retomando o no los aportes de los alumnos; -dar información nueva, demostrar; -realizar meta-análisis; -reubicar el aporte del alumno en el contexto del tema o de la actividad y luego provocar una reelaboración de la información; -generar debate, modelar una discusión, dictar, incentivar, justificar la tarea; -regular la participación y consignar actividades; -observar, registrar información; -corregir, evaluar. Si usted analiza la descripción de los modelos constructivistas podrá identificar la preferencia de algunas de estas actividades como, por ejemplo, las relacionadas con retomar las ideas de los alumnos, plantear problemas, hipótesis, elaborar diseños de Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



experiencias, interpretar resultados y comunicarlos, así como las típicas de metacomunicación. En este marco los contenidos procedimentales remarcan su presencia especialmente aquellos relacionados con las habilidades cognitivo lingüísticas.

La comunicación en la ejecución de las actividades. Importancia de fomentar la argumentación

La enseñanza se entiende como un proceso de comunicación social destinada a la construcción de un conjunto de significados que ayudan a ir traspasando al alumno progresivamente, el control y la responsabilidad del aprendizaje. Desde este ángulo, la comunicación resulta un tema fundamental durante la ejecución de las actividades. Cualquiera sea esta siempre hay una verbalización que deja de manifiesto las representaciones que los alumnos tienen, la forma en que estas evolucionan y el andamiaje que el docente propone. Resumiendo en un diagrama podemos decir que: El acuerdo actual para enseñar ciencias es

Hacer ciencias A través de: trabajos prácticos de

Hablar ciencias Promover principalmente los siguientes

laboratorio, resolución de problemas,

procesos: describir, definir, resumir, explicar,

indagaciones guiadas, diseño de experimentos,

justificar, argumentar, demostrar, comparar,

análisis históricos, entre otros

hipotetizar

Los procesos lingüísticos que aparecen dentro de “hablar ciencias” también se manifiestan en los “textos” orales o escritos, por ejemplo: cuando en una actividad les pedimos que escriban un argumento, posibilitamos el razonamiento buscando explicaciones, justificaciones y demostraciones. Si les pedimos que elabore una narración, aquí principalmente deberán resumir y explicar secuencialmente. Del mismo modo nosotros podemos enseñar ciencia narrando hechos o presentando las diferentes argumentaciones que los explican. En el capítulo tres comenzamos a desarrollar el tema de la argumentación ligándolo al intercambio de opiniones sobre temas de bioética. Ampliamos ahora su descripción desde las operaciones que involucra: justifica un punto de vista que se quiere defender, refuta otro punto de vista y cede ciertos puntos para defender el propio. Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



Actualmente, muchos autores hablan de la necesidad de razonar la ciencia para hablar la ciencia, refiriéndose a una forma crítica de poner a prueba las ideas, para luego mostrar cómo estas razones dan fuerza a las conclusiones. Las diferentes tareas que involucra una actividad de argumentación se refieren a identificar pruebas y datos, diferenciar hechos de teorías, comparar modelos teóricos y situaciones reales, identificar, elaborar o modificar explicaciones, formular conclusiones, evaluar hipótesis y enunciados, justificar respuestas, hipótesis o explicaciones, analizar críticamente, buscar contra-argumentos, evaluar la consistencia y coherencia de los argumentos, valorar alternativas, valorar la viabilidad de las conclusiones científicas, etcétera En el marco de la Nueva Filosofía de la Ciencia (NFC) y en el texto de Toulmin, Rieke y Janik (1979), se explica el proceso de argumentación desde la formalidad y la lógica. A continuación presentamos su esquema de razonamiento a los fines de hacer notar que los procesos que él señala son los que, actual didacta de la ciencia, recomienda al hablar de la necesidad de instalar en las aulas los procesos de argumentación científica.




Datos (hechos o información factual que se considera para justificar y validar las afirmaciones

Ya que se: justifican (se dan razones –reglas, principios- que se proponen para justificar las conexiones entre datos y conclusiones)

porque hay fundamentos (conocimientos básicos que permiten justificar)

Tienen en cuenta restricciones

A menos que haya condiciones de refutaciones (señalan las circunstancias en que la justificación no es cierta)

Se puede y por lo tanto se concluye: tesis que se establece




El proceso de argumentación indica que a partir de un conjunto de datos obtenidos o fenómenos observados, se puede establecer una afirmación o conclusión. Pero dicho paso debe estar justificado de forma relevante en función de razones fundamentadas en el conocimiento científico aceptado. Esta afirmación puede tener apoyo o no desde las restricciones y desde las refutaciones que prueban que la justificación no es cierta.

¿Por qué es importante fomentar la argumentación en la escuela? Así como en la comunicación científica es importante la discusión y el contraste de ideas, también lo es en las ciencias escolares. Es un ejemplo de dicho intercambio de opiniones la postura de Dawkins sobre la importancia de los genes al dialogar con el periodista Pujol Gebelli. - Ayuda a desarrollar la comprensión de los conceptos científicos. Esto implica hablar en clase de las relaciones existentes entre las hipótesis, los fenómenos, los experimentos, los modelos teóricos y la evolución de los temas. Por ejemplo cuando se establece relaciones entre los aportes que surgen al recorrer la historia de la tierra con la evolución de la vida. - Ofrece una visión que nos aproxima a la epistemología de las ciencias y retoma sus dos contextos: el de descubrimiento (desde el cual se generan hipótesis) y el de justificación (desde el que se comprueban y validan dichas hipótesis). Esto implica enseñar a leer las ciencias, discutir sobre teorías que han sido rechazadas o aceptadas por la comunidad científica e identificar los criterios por los cuales una teoría ofrece mejores explicaciones que otra. Es así cuando se confrontan las distintas posturas sobre evolución. - Formar un alumno crítico capaz de optar entre diferentes argumentos y tomar decisiones. Pensamos en fomentar este proceso, por ejemplo cuando solicitamos argumentos al analizar la influencia del hombre en la extinción. - Puede haber argumentación tanto en las discusiones de las teorías que están en el “núcleo duro” de la ciencia -como es la teoría de la evolución-, como en las problemáticas de frontera -por ejemplo, los alimentos transgénicos-. En ambos casos se puede discutir el contexto de descubrimiento o el de justificación y ver si en un enunciado hay fundamentos científicos. Después que usted realice la “Actividad de integración” habremos terminado con el desarrollo del capítulo 6 y ya tendremos todos los elementos para seguir con los últimos conceptos de evolución así como para discutir una de las tareas más difíciles de la enseñanza: la evaluación. Pero antes de esto, le proponemos reflexionar con la siguiente frase:




La memoria sirve para informar, pero no es la sustancia. Es la referencia de algo que nos orienta por dónde y en qué tiempo. Si la utilizamos oportunamente es muy significativa; pero si creemos que porque memorizamos, pensamos, nos desviamos. Ese es el punto que nos hace vivir sin existir.

Susana Milderman






Para hacer una integración le proponemos que complete el siguiente cuadro. Deberá retomar lo visto hasta ahora respecto de modelos de enseñanza constructivista, ya que aquí incluirá las actividades y tareas de alumnos y docente.

1. Complete el cuadro que aparece a continuación, sin olvidar el importante papel de la comunicación y, especialmente, el de la argumentación.

Modelo de enseñanza

Actividades

Tareas del alumno

Tareas del docente

Exposición con análisis histórico del tema. Investigación dirigida con resolución de problemas. Investigación dirigida con trabajo práctico de laboratorio.

Esperamos que a través de la actividad anterior pueda haber re-significado las dos frases que fuimos presentando en la postura didáctica que sostenemos: la necesidad de hacer ciencia en el aula y de hablar la ciencia.






Darwin observó en las Islas Galápagos que ciertas aves de las diversas islas, aunque muy similares, diferían sin embargo en ciertos caracteres. Pudo separar hasta 13 especies de pinzones, todas muy relacionadas, pero cada una adaptada a la vida en un ambiente particular. Busque información relacionada con las 13 especies de pinzones de las Islas Galápagos, uno los aspectos que más llamó la atención de C. Darwin. a) ¿Qué encontró C. Darwin en estas aves y cómo lo explicó? b) Describa el proceso por medio del cual una especie da origen a otras, tomando como base el ejemplo de los pinzones.


Las distintas teorías evolucionistas que intentan explicar el origen de las especies, consideran fundamental el papel de los cambios genéticos, fuente de la variabilidad sobre la que actúan los mecanismos que regulan la evolución. Al respecto, ¿cuál es el papel de las mutaciones según el punto de vista del neodarwinismo, del neutralismo y de los equilibrios puntuados?


Según Dawkins “los organismos no son más que un vehículo para los genes”. ¿Podría explicar porqué?





Le proponemos para realizar las actividades, revisar los aportes didácticos y contestar las siguientes preguntas: a) ¿Qué debe tener en cuenta a la hora de optar por una estrategia de enseñanza? b) ¿Es la argumentación un proceder que puede aplicarse en cualquier circunstancia? ¿Cuándo es más rico su resultado? c) ¿Las actividades deben siempre responder al siguiente orden en una clase: iniciación, desarrollo, síntesis y aplicación?




Clave de respuestas

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a.- Un hecho que impresionó a Darwin fue que ciertas aves de las diversas islas, aunque muy similares, diferían en ciertos caracteres. Las diferencias más notables se observaron en los picos. Hay cuatro especies de pinzones terrestres que viven actualmente en la mayoría de las islas. Tres de ellos tienen picos fuertes y anchos aptos para triturar semillas, dos de estas especies se alimentan además de cactus. La cuarta especie se alimenta básicamente de higos con un pico más afilado y largo. El resto son arborícolas, se alimentan de insectos y tienen picos más largos y rectos y las diferencias entre ellos dependen del tamaño del insecto. Finalmente hay una especie llamada mosquitero con pico largo y afilado que busca insectos entre las hojas, ramas y vegetación del suelo. b.- Para que se origine una nueva especie debe darse el aislamiento reproductivo de las poblaciones y divergencia genética. Es decir que se deben generar cambios genéticos lo suficientemente grandes entre las nuevas poblaciones y las poblaciones parentales como para que no pueda ocurrir apareamiento entre ellas o, en caso de que ocurra, que los descendientes híbridos sean inviables o estériles. En el caso de los pinzones, se considera que todos se originaron a partir de un grupo ancestral que llegó a las islas desde tierra firme. Desde este grupo fundador migraron a las distintas islas, ya que estas están muy cercanas. Una vez establecidos en las islas, comenzaron a diversificarse alimentándose de distintas fuentes, la distancias entre las islas constituyó una barrera geográfica ( los pinzones no son aves que puedan volar grandes distancias). Esto contribuyó al aislamiento y evitó el flujo génico entre las islas. Después de un tiempo suficientemente largo se produjeron diferencias significativas como resultado de la selección natural y de las barreras genéticas. En una población aislada, aunque presente la misma bolsa genética que la población primitiva, es posible que por azar, se produzcan innovaciones genéticas que le permitan explotar otros recursos, ocupar nuevos nichos, invadir hábitats, con lo cual se produciría el desplazamiento genético que hiciera variar las dotaciones genéticas de las poblaciones y convertirse así en subespecies. Si las diferencias entre las subespecies termina produciendo barreras reproductivas, se originan dos especies diferentes a partir de la original.




Darwin interpretó estas adaptaciones como resultado de la selección natural. Suponía que los antepasados tenían variaciones favorables que les permitieron vivir, tener descendencia y transmitir esas variaciones.

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Para los neodarwinistas, la mutación es la fuente de variación que proporcionan los beneficios o perjuicios. La selección natural elimina las mutaciones perjudiciales y favorece que los genes beneficiosos se incrementen en la población, hasta producir un cambio en el tiempo que supone la consolidación de nuevas características, es decir que implica evolución. Para los neutralistas, la mayoría de las mutaciones son neutras, ni beneficiosas ni perjudiciales. Según ellos, estas determinan características neutras con respecto a la selección, y es el azar quien dirige, en gran medida, el proceso evolutivo. Según la teoría de los equilibrios puntuados, se considera que existen mutaciones génicas pequeñas, que proporcionan la posibilidad de adaptaciones y grandes cambios (por ejemplo, cromosómicos) que explican la aparición de características propias de los grandes grupos taxonómicos, como familias, clases, etcétera.

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Según Dawkins “los organismos no son más que un vehículo para los genes”, porque los genes perduran gracias a los individuos. Si el individuo no se reproduce por alguna causa, los genes mueren con él. Su supervivencia, pues, es una consecuencia de la evolución de los organismos. Los genes son entidades que sobreviven a lo largo de las generaciones. Los individuos no son más que máquinas creadas por los genes para su supervivencia.

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a) Antes de planificar una estrategia de enseñanza, debemos analizar los condicionantes, tanto los que forman parte de nuestra formación docente científica y Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



pedagógico didáctica -es decir, si contamos con los saberes docentes necesarios y cuáles son nuestras concepciones docentes y científicas-, como también analizar los condicionantes del contexto donde se implementará; las situaciones, lo lingüístico y lo mental. Ver si dicha estrategia es pertinente al enfoque que se le quiere dar al contenido y a las actividades que se han pensado. b) La argumentación es conveniente aplicarla cuando un tema admite varios puntos de vista. Puede ser que dé pie a diferencias de opiniones o a planteo de hipótesis alternativas. Su resultado es más rico cuando el alumno cuenta con elementos teóricos para fundamentar sus afirmaciones. c) No, la función que cumplen las actividades depende de la secuencia que se quiera dar al desarrollo del tema. Si bien en general se comienza por las de iniciación y se culmina con una síntesis, puede haber durante el proceso, en forma alternada, actividades de desarrollo, aplicación y síntesis parciales, y evaluación. Por ejemplo, los procesos de meta-análisis que propone el constructivismo, en general, no están al final sino que se llevan a cabo en paralelo con las otras actividades.




Bibliografía

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Capítulo 7: Historia de la vida a lo largo de la evolución Introducción

Los secretos de la evolución son la muerte y el tiempo: la muerte de un número enorme de formas de vida (por azar o porque estaban imperfectamente adaptadas al medio), y el tiempo para una larga sucesión de pequeñas mutaciones que eran accidentalmente adaptativas, y para una lenta acumulación de rasgos producidos por estas mutaciones.

Carl Sagan

Hemos llegado al final de este módulo II y también de este curso de genética y evolución. Haremos una breve visión retrospectiva del camino recorrido: desde los conocimientos que brinda la genética, tanto a nivel molecular como celular y de individuo, hemos dado un cuerpo teórico –de fundamento-, que nos permite avanzar con las explicaciones sobre la evolución. A los fines de completar el desarrollo de la problemática del módulo II, este es el momento de analizar el origen de la vida en el contexto de la evolución de la Tierra, tema de este capítulo 7. Hemos acompañado el desarrollo de los temas de genética y evolución con un marco teórico didáctico que brindó elementos para diseñar, implementar y reflexionar sobre la realidad del aula y de la enseñanza y el aprendizaje de estos temas de la biología. Se desarrollaron distintas problemáticas; la delimitación de objetivos, la selección y la organización de los contenidos y de las actividades, la identificación de las ideas previas, entre otros. Nos queda, en este capítulo, integrar todos estos aspectos desde uno de los temas más problemáticos de la actividad educativa, la evaluación. Si bien es una de las funciones específicas del quehacer docente, es también una de las más complejas.




Aproximación didáctica

La evaluación como proceso La intencionalidad de cualquier proceso de enseñanza y aprendizaje es que los alumnos aprendan construyendo significados lo más próximos a las conceptualizaciones de la ciencia. Desde que planteamos las finalidades en el diseño de las unidades didácticas, estamos pensando en este resultado, pero hay un largo camino por recorrer. Vimos que entre el enseñar y el aprender no hay una relación causal, es decir que ante un mismo proceso de enseñanza puede haber alumnos que aprendan y otros que no, a pesar de que el objetivo de todo proceso de enseñanza es que ellos aprendan significativamente. Aunque hayamos detectado en el diagnóstico que muchos de los alumnos tienen entre sus saberes previos puntos de inicio similares, y aunque los hayamos retomado desde algunos de los modelos de enseñanza analizados, seguramente ocurrirá que existan diferentes ritmos entre los alumnos y distintos puntos de llegada.

Atender a esta diversidad desde un currículo flexible, es una de las ideas transversales de esta propuesta didáctica.

¿Cómo conocer, si los alumnos han progresado desde sus ideas iniciales, si todos lo han hecho de la misma forma, o cuáles son los diferentes puntos de llegada? Esta información nos la brinda el proceso de evaluación. ¿Por qué le llamamos proceso? Porque pensamos en ella desde que hacemos el diseño y establecemos los objetivos y luego, en el diagnóstico, cuando determinamos el punto de partida de nuestros alumnos, de nosotros y de la institución donde trabajamos. Posteriormente y a lo largo de toda la implementación de las estrategias de enseñanza diseñadas, realizamos ajustes permanentes tanto del diseño como de las clases, a través del seguimiento del aprendizaje de los alumnos y de nuestra enseñanza. Por último, al final del proceso valoramos los diferentes logros. Retomando el gráfico del capítulo 6 (archivo 6.1.2) nos ubicamos ahora en esta dimensión del currículo: la evaluación.




FUNDAMENTOS

MODELO DE ENSEÑANZA CONSTRUCTIVISTA

DISEÑO de

EJECUCION

unidad didáctica

CRITERIOS PARA

desarrollo de la clase

EVALUACIÓN

PERMANENTE

DE DOCENTE, ALUMNOS Y PROCESO

Aunque los instrumentos de evaluación (por ejemplo, las pruebas) pudieron haber sido utilizadas en algún momento en la escuela como elemento de sanción, generalmente disciplinaria; en el marco de este curso sin duda asignamos a la evaluación la función de valorar procesos y resultados; reconociendo que ella es un requisito del sistema educativo y además una demanda social. En los modelos tradicionales, como el de transmisión-recepción presente permanentemente a lo largo del curso y que se halla descripto en el capítulo 2 (archivo 2.1.1), la evaluación es un proceso que solo recae en el alumno. Esto remite a una posición prescriptiva del proceso de enseñanza, previendo desde los objetivos los resultados esperados. De esta forma, la evaluación está representada por un conjunto de pruebas o exámenes realizados al finalizar un período, para comprobar qué contenidos, de los que el profesor ha dado, el alumno conoce. Subyace a esta idea una orientación conductista cuya finalidad es medir el aprendizaje de los alumnos, como resultado parcial del logro de un objetivo definido en forma operativa. ¿Cuáles serían algunos indicadores de esta postura? Uno de ellos es la creencia de los profesores sobre la “objetividad y precisión” de la actividad de evaluar, como de los instrumentos que usa. Esta creencia se halla desacreditada por las investigaciones didácticas. Otra creencia asociada a la anterior es la relacionada con evaluar siempre “lo más objetivo y fácil de medir”. Por ejemplo hechos, leyes, definiciones y su aplicación en ejercicios. Consecuentemente con las creencias anteriores, se encuentra el uso de la evaluación como un instrumento para discriminar entre buenos y malos alumnos o para mostrar la responsabilidad de los alumnos en los malos resultados obtenidos. Actualmente se ha descentrado la evaluación respecto del alumno y se expande abarcando tanto el proceso de enseñanza como el de aprendizaje. Es decir, se




analizan también, tanto el diseño y su ejecución, como la actuación docente que lo guía. Más novedoso aún es la inclusión del compromiso del alumno en el propio proceso de evaluación. Al analizar el tema de los objetivos, explicitamos que el alumno debe tomar conciencia de ellos para realizar su propio seguimiento, a través de un proceso que llamamos metacognición. Esto significa que él mismo pueda identificar la “distancia” desde dónde partió y hasta dónde llegó, valorar los nuevos aprendizajes, los caminos por donde transitó, los obstáculos que tuvo que enfrentar, las ideas que no comprendió, las estrategias adecuadas o inadecuadas que empleó. En otras palabras, esto forma parte de lo que se llama “aprender a aprender”. De esta forma, las funciones que cumple la evaluación desde el modelo constructivista implican principalmente, incidir en el aprendizaje, en la enseñanza y en el currículo, haciendo un seguimiento de estos procesos para reorientarlos en el momento que sea necesario. Desde esta perspectiva el concepto de evaluación se mueve entre dos extremos. Por un lado, significa emitir un juicio sobre una persona, fenómeno, situación u objeto, en función de criterios externos a éstos -lo que generalmente hace el docente con sus alumnos-. Por el otro, supone obtención de información para la toma de decisiones. Esto lo puede hacer tanto el docente (respecto de la implementación del diseño y de su actuación), como los alumnos (respecto de su proceso de aprendizaje y estudio). Lo que determinará el uso y fundamentalmente el sentido que otorguemos a la evaluación, será la finalidad con que la planteamos, el contenido al que esté referida, los criterios que tomemos como punto de referencia, los instrumentos que utilicemos, y la ubicación temporal que le demos. En capítulos anteriores, tanto del módulo I como de este módulo II, hemos hablado de los diferentes momentos en la elaboración de la unidad didáctica, ahora plantearemos cómo se relacionan los tipos de evaluación con los diferentes momentos. Esto lo podemos visualizar en el esquema siguiente.




La evaluación en diferentes momentos del proceso de enseñanza y aprendizaje.

• • •

DIAGNÓSTICO ¿De dónde parto? Evaluación de necesidades Contexto educativo Profesorado Alumnos

DISEÑO

EJECUCIÓN

¿A dónde quiero llegar?

¿Por qué camino?

Evaluación de aprendizajes

Por parte del docente:

Se hace a través de distintos tipos de

a) Seguimiento del aprendizaje de los

evaluación: diagnóstica, formativa y sumativa.

alumnos. Análisis del progreso en logros que

Se definen instrumentos, contenido que se

ellos tienen.

evaluará y momentos en que se tomará.

b) Control del diseño. Análisis del

Evaluación del diseño. El docente

grado de realización del mismo, con monitoreo

debe pensar en el procedimiento que

permanente. También control de su propia

empleará, componentes que analizará e

actuación (metaanálisis).

instrumentos que se utilizarán.

Por parte del alumno. Reflexión y metacognición.

Distancia

EVALUACIÓN ¿A dónde llegué?

Evaluación de los aprendizajes (Se integran los registros de la evaluación formativa y sumativa). Evaluación del diseño, su implementación y forma de ajuste (se analizan resultados, relación entre componentes del diseño y su ejecución).

Como aparece en el esquema anterior, todos los elementos del proceso didáctico y todos los momentos de su desarrollo quedan dentro del campo de la evaluación. Analizamos a continuación las características de los distintos tipos de evaluación que se diseñan e implementan.




Diferentes tipos de evaluación en diferentes momentos 1. Evaluación diagnóstica: •

Proporciona información sobre el punto de partida.

•

Forma parte del proceso de enseñanza y de aprendizaje, no pretende convertirse en un requisito formal que esté al comienzo del desarrollo del tema. Para ello y durante el proceso, deberá retomarse lo que allí se detecte y valorarlo también en forma global, al final.

•

Considera las características individuales y atiende a la diversidad de alumnos, por ello y desde la perspectiva constructivista, este tipo de evaluación cobra un valor especial.

•

Tiene como continuidad lógica a la evaluación formal.

•

Evalúa conocimientos ya adquiridos, experiencias personales, actitudes y hábitos, razonamientos y estrategias, representaciones.

•

Recoge la información a través de actividades con el apoyo de instrumentos, como entrevistas, cuestionarios, diálogos.

•

Adecua la planificación a la realidad de los alumnos, a partir de los resultados obtenidos.

•

Sirve para que los alumnos conozcan su punto de partida.

Podemos preguntarnos sobre ella, entre otras cuestiones que nos interesan; si solo la tomamos al principio del año ¿qué hacemos con sus resultados? ¿cómo los retomamos? ¿realmente los usamos para ajustar el diseño? ¿la adecuamos al grupo de alumnos y a la institución donde trabajamos? 2. Evaluación sumativa •

Evalúa un corte en un momento dado como resultado de un proceso completo o parte de él.

•

Determina el grado de dominio del alumno en un área de aprendizaje, por ello su función es de control y acreditación.

•

Otorga una calificación que a su vez se utiliza para acreditar lo realizado.

•

Complementa la evaluación formativa porque esta respeta los tiempos de los alumnos, en cambio la sumativa se rige generalmente por los tiempos de la enseñanza.

•

Recoge y analiza la información a través de actividades, con el apoyo de instrumentos (preguntas, diagramas, problemas, argumentaciones, etcétera).

Podemos preguntarnos, entre otras cuestiones que nos interesan: ¿es el único tipo de evaluación que debo implementar? ¿solo la aplico al final del proceso? ¿la




integro con los datos obtenidos de los otros registros? ¿la empleo como dato para analizar el progreso del alumno? ¿pretendo que todos respondan de la misma forma? 3. Evaluación formativa •

Permite la regulación continua de los aprendizajes y la adecuación de la enseñanza.

•

Posibilita una doble retroalimentación: por un lado, indica al alumno su situación respecto de la etapa por la que transita en el aprendizaje de un contenido; por el otro, indica al profesor cómo se está desarrollando el proceso de enseñanza y el de aprendizaje. De esta forma se detectan logros y problemáticas que se ajustarán en la siguiente etapa.

•

Remite a una visión dinámica de la situación educativa y la consideración de que no se puede de antemano -por ejemplo, en la etapa de diseño-, explicitar todo lo que se va a evaluar.

•

Implica significatividad, tanto para el docente como para cada alumno (autonomía para ir creando un sistema personal de aprendizaje) y también para los alumnos entre sí (evaluación mutua).

•

Favorece la comunicación, negociación y contrato didáctico.

•

Recoge la información y la analiza a través de actividades con el apoyo de instrumentos (legitimaciones que va haciendo el docente generalmente a través del diálogo).

Podemos preguntarnos sobre ella entre otras cuestiones que nos interesan: ¿cuento con un instrumento para hacer el seguimiento de los alumnos? ¿les posibilito participar a ellos de lo que allí noto? ¿realizan los alumnos procesos de autoevaluación y co-evaluación? ¿la transformo en una evaluación sumativa? ¿comparo los datos que con ella obtengo con los iniciales del diagnóstico? Volviendo al esquema del comienzo, podemos decir que el desarrollo conjunto de estos tipos de evaluación, ayudan a tomar decisiones sobre lo que debemos ir realizando con el proceso de construcción de conocimiento y las interacciones que ocurren en el grupo social de cada aula. Lo importante es que podamos emitir juicios y tomar dichas decisiones durante el desarrollo de las clases a los fines de ir ajustando el proceso.

Esto significa que el resultado de la evaluación orienta el proceso hacia adelante, y no solo es un análisis de lo que ya sucedió. Es decir, a partir de ella debemos buscar respuestas a los siguientes cuestionamientos: qué continúa, qué mantengo, qué cambio, qué desecho, qué agrego, qué hice bien, qué hice mal, qué puedo esperar, cuáles son las dificultades de los alumnos, cómo facilito estrategias




para que las resuelvan y superen, etcétera. Del mismo modo el alumno puede preguntarse, por ejemplo, qué aprendí, cómo lo aprendí, qué dificultades tuve, cuál fue la causa, qué proceso seguí, qué idea enriquecí o cambié, etcétera. Las funciones de la evaluación de los aprendizajes implican fundamentalmente orientar al alumno, valorar y regular el proceso de enseñanza-aprendizaje.

En el último párrafo encontramos un concepto nuevo que nos gustaría ampliar: la función reguladora de la evaluación

La función reguladora de la evaluación Dicha función reguladora se define en el marco de la evaluación formativa. La misma supone que la evaluación, debe ayudar al alumno a regular su sistema personal de aprendizaje, originado en una nueva forma de actuar. Es decir, permitirle reconocer los cambios que se han de introducir progresivamente para poder llegar a aprender de manera significativa. Se pretende con esto, que el alumno sea capaz de identificar errores, analizarlos y tomar decisiones sobre cómo regularlos y qué ayudas necesita para ello. Para que esto ocurra es necesario que los alumnos tengan en claro sus representaciones de los objetivos de la clase y de los criterios de evaluación. Así como la capacidad de anticipar y planificar las operaciones necesarias para realizar las tareas. Pero esta función también atañe al docente y al grupo clase en general. El docente debe diagnosticar, comunicar los objetivos a la clase, recoger la información, emitir un juicio sobre los resultados y tomar las decisiones que de ello se derive. Por su parte, el grupo debería explicitar, intercambiar y confrontar los diversos puntos de vista e ir contrastando las representaciones que van construyendo. Por ejemplo, si queremos evaluar - regular la construcción de un tema ya trabajado, el profesor podría solicitar a los alumnos, como cierre del tema, la elaboración de un mapa conceptual. Luego, presentar algún material o actividad (que puede ser simplemente un diálogo) para que los alumnos identifiquen los errores en sus mapas. A continuación es conveniente que cada uno diseñe una segunda versión del mismo. Con este, los alumnos pueden participar de una dinámica grupal en la que confronten las elaboraciones personales y diseñen una tercera versión, pero ya de un mapa consensuado por el grupo. Finalmente, el docente podría solicitar una puesta en común de los diferentes grupos y coordinar la elaboración un mapa final con los acuerdos definitivos. Por último, contrastar esto con los objetivos iniciales y con las ideas o representaciones iniciales que tenían los alumnos.




Otras formas de autorregulación, en este caso de las actividades, consisten en proponer a los alumnos situaciones que le permitan revisar las actividades que efectuó anteriormente y comprobar el avance respecto de las que hace ahora, solicitándoles que identifiquen dificultades, proposiciones en las que faltan datos, o incluyendo en la misma actividad propuestas de reflexión sobre lo realizado. De esta forma, se llevan a cabo procesos de evaluación (desde el docente), autoevaluación (por parte de cada alumno) y coevaluación (desde la tarea grupal). Algunas experiencias innovadoras actuales que intentan aplicar esta dinámica, han llegado a la conclusión de que son muy positivas pero requieren necesariamente de un compromiso del alumno con el aprendizaje.

¿Qué aprendizajes se pueden evaluar? Podemos evaluar cualquiera de las dimensiones de un contenido en cualquier nivel de complejidad que dicho contenido pueda adquirir. Es decir, en la clase se evalúan datos, conceptos o procesos. Como hemos visto en las características de los tipos de contenidos, los datos admiten solo una respuesta, la cual puede ser correcta o incorrecta. En general, lo que se espera al evaluarlos es que los recuerde, por su puesto haciendo uso de la memoria. En nuestro caso, un aprendizaje necesario es el de diferenciar entre los símbolos ADN, ARN, ARNr, ARNt, ARNm. Pero, con relación a estos datos, es más probable que se los aprenda y recuerde, si se recupera el contexto de aprendizaje de los mismos, si los alumnos entienden lo que significa cada una de las letras y los procesos en que están involucrados. De cualquier manera, obtener información sobre si los alumnos conocen los datos no debería ser el motivo principal de una evaluación. Los conceptos, como usted recordará, no son elementos sueltos, sino que forman parte de una red semántica, que le confiere determinado significado y al cual se arriba por una generalización. Psicológicamente, constituyen un lugar en la estructura cognitiva y se definen por las relaciones que establecen con otros. Por ello, evaluarlos significa valorar la comprensión, el sentido que los alumnos le adjudican y el nivel de complejidad con que lo entienden. Si analizamos evaluaciones de biología tradicionales, veremos que lo más solicitado son las definiciones, por ejemplo ¿qué es la mitosis?. Nos podemos preguntar si esta pregunta es incorrecta. Lo será si solo requiere memorizar una expresión dada en el texto o en la clase. Si bien es necesario que los alumnos aprendan los conceptos con su adecuada explicación, muchas veces generalizada a través de una definición, debemos recordar que ellos lo pueden explicar de otra forma o en diferentes niveles de complejidad.




Los conceptos pueden evaluarse a través de una pregunta directa sobre su significado, desde su uso en alguna situación (por ejemplo, en la resolución de un problema), o a partir su identificación en una explicación o relato. En el caso de evaluar conceptos, más que hechos, debemos evitar las preguntas que generen respuestas reproductivas y plantear situaciones que le permitan al alumno transferir lo aprendido a un nuevo contexto y al docente, comprobar si el estudiante ha logrado generalizar el concepto. Una manera de hacerlo, es aplicar técnicas indirectas como la resolución de problemas. El seguimiento de la forma en que se va construyendo un concepto comienza con el diagnóstico de las ideas previas y continúa durante la clase cuando trabajamos con ellas, valoramos los aportes de los alumnos y analizamos su evolución. Los procedimientos se evalúan en función de las actividades. Ya sea requiriendo al alumno que relate la secuencia de pasos que siguió, un razonamiento en voz alta o realizando el seguimiento del proceder cuando resuelve una actividad. En este último caso, podemos apoyar el registro con algún tipo de escala. Esto nos posibilita analizar diferentes problemáticas: si lo que no sabe es leer el problema, interpretarlo, identificar los datos, el significado de los conceptos involucrados o de las actividades solicitadas, la metodología a aplicar para resolverlo, hacer transferencia a una nueva situación, establecer una comparación, elaborar una justificación o analizar los resultados, etcétera. Desde este enfoque, es necesario evaluar los procesos y las soluciones, no solo corregir. Es decir, valorar si hubo en el alumno una planificación del proceso, una reflexión previa a la toma de decisiones y una autoevaluación del proceso seguido. Las dimensiones de los procesos que se evalúan implican el grado de conocimiento sobre el procedimiento, su aplicación y su posibilidad de generalización a nuevas situaciones. Ya desde el planteo de los objetivos podemos visualizar el tipo de evaluación que se deriva. Si se espera que los alumnos: •

conozcan y recuerden hechos, términos, proceder (algoritmo) u otro tipo de convención científica, planteará una evaluación que incluya la repetición de una definición, la resolución de un ejercicio o el reconocimiento de un término.

•

comprenda un contenido y sus relaciones o pueda explicar una información dada, el instrumento de evaluación en este caso, podría incluir análisis de texto, interpretación de gráficos y a partir de ellos dar explicaciones fundadas, establecer relaciones y comparaciones. Esta forma de evaluación puede ser más pretenciosa si le solicitamos a los estudiantes la elaboración de un juicio fundado.

•

apliquen un conocimiento a situaciones nuevas, se le puede presentar problemas en otros contextos diferentes a los vistos en clase, pero factibles de




solucionar con el conocimiento aprendido, esto significaría evaluar la posibilidad de reflexión o metacognición •

demuestren su capacidad de reflexionar sobre el proceso que se siguió (en forma personal o grupal) para el análisis de un tema y los conocimientos que fueron surgiendo, esto significaría evaluar lo que el alumno explicita a partir de una actividad de reflexión o metacognición. De este modo se evaluaría realmente el procedimiento realizado con mayor profundidad que en el punto anterior.

A modo de síntesis sobre la evaluación Si bien hemos dejado para el final el desarrollo de este tema, con ello no queremos decir que la evaluación es el momento final, sino que es parte del proceso de aprendizaje. Para que esto ocurra se deben cumplir una serie de conclusiones o requisitos: •

El alumno debe concebirla como una ayuda para aprender, tomando a los resultados negativos como un indicador de lo que se debe profundizar y revisar.

•

El docente no debe emplearla como instrumento de castigo. En ella se deben incluir los contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales relacionados con el aprendizaje de las ciencias.

•

La evaluación debe estar referida a criterios explícitos relacionados con logros a alcanzar por los estudiantes, de esta forma ellos compiten contra sus propias actuaciones anteriores.

•

La actividad de evaluación debe pensarse en función de logros y procesos, dejando de lado la idea de evaluación relacionada a normas, es decir aquella que se basa en la clasificación de las respuestas para establecer las mejores o peores y desde allí comparar entre alumnos.

•

La evaluación tiene que implementarse a lo largo de todo el proceso en sentido amplio y no solo al final. Por ello, es conveniente usar variados instrumentos para hacer registros del progreso de los alumnos, si es posible diarios. Siempre es conveniente que el alumno reciba información de ella, como así también si se trata de una evaluación escrita, tenga el espacio de analizar las correcciones realizadas y hasta pueda rehacerla.

•

El diseño de la evaluación debe respetar la gradualidad del proceso. La evaluación no debe plantearse con un nivel de complejidad diferente de lo que se trabajó en clase.




La evaluación también es una herramienta (actividad con recursos) para mejorar la enseñanza, para ello debemos partir de la idea de que su diseño es una hipótesis de trabajo y que requiere de instrumentos que registren su implementación. De esta forma se podrá observar, si la clase o proyecto, se desarrolla como esperábamos o debemos plantear una nueva propuesta. Pero esta problemática la analizaremos al final del capítulo, ahora comenzaremos con el desarrollo de los contenidos de biología, a partir de los cuales haremos las transferencias didácticas a través de las actividades y la síntesis final.





Aparece la vida sobre la Tierra Como lo venimos realizando en cada capítulo, primero nos ubicamos en los temas y conceptos biológicos a trabajar, a partir de interrogantes claves y de su visualización esquemática. Los interrogantes ejes de nuestro próximo trabajo son: ¿Cómo se originó la vida? ¿Cómo habría sido el metabolismo de las primeras células? ¿Cómo se originaron los eucariotas? ¿Cómo se originó la multicelularidad? ¿Cuáles fueron los acontecimientos más significativos de la vida en el tiempo? ¿Cuáles son los mayores linajes de la vida? ¿Cuál es la relevancia de la biología evolutiva? El diagrama anticipador previo puede ser como el que le presentamos a continuación:

¿Cuál fue el recorrido de la vida a lo largo de la evolución?

CONTINUIDAD

CAMBIO

¿Cómo se originó la vida? Origen de las eucariotas y de la multicelularidad ¿Cuál fue la historia de la vida en el tiempo geológico?

La vida se encuentra en nuestro planeta. Por ello, la Tierra es única no solo en nuestra galaxia, la Vía Láctea, sino en el universo conocido, aún teniendo en cuenta que hay algunos sistemas solares con algún planeta comparable al nuestro. Hay Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



muchas teorías acerca del origen del universo; las mismas se van modificando y ampliando a medida que nuevas evidencias así lo señalan. La más aceptada es, en forma resumida, la que sigue. Hace alrededor de 12.000 a 15.000 millones de años, toda la materia del universo habría estado comprimida en un punto infinitamente denso e infinitamente caliente. A partir de ese punto (que se estima tendría el tamaño de nuestro Sol y que habría durado apenas un instante), se habría iniciado la conocida como gran explosión o “big bang”, a partir de la cual habría comenzado la expansión del universo, la que continúa en nuestros días. Esta habría ocasionado que el universo se fuera enfriando y, así, se fueron formando las partículas de los átomos y luego los átomos. Las estrellas se habrían plasmado a partir de material gaseoso compactado en respuesta a la fuerza de gravedad. Cuando alcanzaron un tamaño suficiente, habrían comenzado a ocurrir en su interior reacciones nucleares que produjeron luz y calor muy intensos. Puede decirse que las estrellas desarrollan un ciclo (“vital”), desde su origen (“nacimiento”) hasta espectaculares desapariciones (“muertes”) explosivas. Al explotar, dejan una densa nube de polvo y gases que se extiende en el espacio y son la materia prima para nuevas estrellas y otros cuerpos celestes. Cuando esta nube se enfría, pequeñas partículas de materia volverían a colapsarse por gravedad originando las galaxias. La Vía Láctea habría surgido de este modo hace unos 4.600 millones de años. En un sistema planetario ubicado en ella, el Sistema Solar, y más específicamente en uno de sus planetas, la Tierra, sucedió algo insólito y, hasta el momento, absolutamente único en todo el universo: se originó la vida. Vista desde este ángulo, la vida es, entonces, una magnífica continuación de la evolución física y química del universo, de la Vía Láctea y de la Tierra. La historia de la vida en nuestro planeta ocupa unos 3.800 millones de años. Comienza casi, en su mismo origen, en una joven Tierra, muy distinta de la actual. Lamentablemente, no hay restos fósiles de este episodio seminal, pues el registro fósil es menos y menos completo cuanto más atrás exploramos en el tiempo. En sus etapas hay un hecho recurrente, la asociación entre la historia geológica y la biológica. Eventos geológicos que alteraron el medio han cambiado el curso de la evolución biológica, como por ejemplo la formación y posterior desmembramiento del supercontinente de Pangea. Por el contrario, la vida ha cambiado las condiciones físicas del planeta, como por ejemplo cuando evolucionaron los primeros organismos fotosintetizadores que liberaron oxígeno en el aire y cambiaron radicalmente la atmósfera terrestre. Las historias de la vida y de la Tierra son inseparables. Han habido momentos clave de manera episódica en esa historia común, los cuales fueron en esencia cambios notables en la Tierra que posibilitaron nuevos caminos evolutivos a la vida. En este capítulo final, haremos un breve recorrido por esta compleja historia y sus




avatares. Esto nos dará una línea de horizonte distinta para ver la vida como un proceso en continua evolución.


El objetivo de esta breve actividad en su totalidad, es que usted tome conciencia de sus ideas previas del origen de la vida, las cuales serán un marco de referencia para interpretar los contenidos que siguen, así como explicitar su concepción respecto de cuáles son las ideas previas de sus alumnos sobre esta problemática. Además es importante que revise nuevamente sus concepciones sobre el conocimiento científico. 1. Responda a las siguientes preguntas: a) ¿Cómo cree que se originó la vida? b) ¿Cuáles son las afirmaciones y teorías que le permiten concebir la respuesta anterior? c) ¿Con qué ideas sobre el origen de la vida llegan sus estudiantes a la clase? 26.

Esporádicamente aparecen, en los medios de comunicación, hechos “inexplicables” o explicados desde la existencia de seres extraterrestres que suelen generar debates periodísticos que ocupan grandes espacios, en diarios, revistas, televisión y radio. Estas cuestiones hacen participe al público de concepciones sobre la vida, la evolución y la ciencia. Como profesores de ciencias naturales es necesario estar al día con los acontecimientos científicos y discernir entre argumentaciones científicas y pseudocientíficas, ya que seguramente de algún modo el tema de la vida extraterrestre aparecerá en el aula. Es por eso que aquí le proponemos su participación en un foro: denominado “La vida extraterrestre”. En esta sección de la plataforma de teleformación usted podrá debatir e intercambiar argumentos con otros colegas. Para participar en este foro responda las siguientes preguntas y siga las instrucciones que aparecen a continuación de las mismas. Si necesita más información para elaborar sus respuestas vaya a la sección “Enlaces”, allí encontrará sitios de internet sobre el tema. a) ¿Podría haber vida extraterrestre? b) ¿Qué fundamentos científicos existen para responder la pregunta anterior? Para hacerlo siga este procedimiento:

a. Consulte la “Agenda” de la Plataforma para asegurarse de que su participación se realiza dentro de las fechas previstas.




b. Ingrese al foro denominado La vida extraterrestre. Comience ingresando un título que sintetice sus ideas en el sector señalado “Tema”. En el sector siguiente vuelque el texto completo de su informe. Cuando haya finalizado oprima “Enviar”. Lea periódicamente los mensajes ingresados por otros participantes del curso. Para incluir observaciones sobre esos mensajes, escriba sus ideas en el sector “Comentarios” y luego oprima “Enviar”. En caso de requerir ayuda adicional, consulte el “Tutorial de entrada”.

Con respecto a indagar las ideas previas de sus alumnos sobre el tema del origen de la vida, si tienen oportunidad de trabajarlo, le sugerimos que arme un diálogo donde se incluyan preguntas tales como: ¿De dónde provienen los seres vivos, las plantas, los animales y las personas? Es muy probable que surjan respuestas mixtas, con argumentos científicos, mitológicos y religiosos, sumado a las explicaciones de cada época, cultura e individuo. Es interesante aprovechar esta situación para aclarar qué aspectos le competen a la ciencia y diferenciarla de la mitología y de la religión. Aún así, es muy probable que los alumnos no queden satisfechos con las respuestas, lo cual es normal, pues se trata una de las preguntas fundamentales y más complejas que el hombre se realiza desde los albores de la historia.

¿Cómo se originó la vida? La explicación del origen de la vida permite ser abordada desde varios enfoques. La que aquí se presenta, está basada en una explicación científica. Esta explicación debe, en primer lugar exponer su origen como un proceso natural en la Tierra y, en segundo lugar, explicar por qué no se origina la vida espontáneamente sobre la Tierra en épocas recientes. Como toda teoría científica, dados el tiempo y las condiciones definidas para su origen, la vida debería originarse nuevamente para que la teoría sea válida, aunque sea imposible de concretar porque las condiciones del universo variaron enormemente. Se dejan de lado así, teorías que sugieren un origen extraterrestre de la vida (por ejemplo, que fue “sembrada” por otros seres inteligentes, o que las primeras células llegaron a la Tierra en un asteroide u otro cuerpo estelar que colisionó con ella) y explicaciones que se apoyan en la creación de la vida por un ser superior.

Una sugerencia para el aula Los experimentos históricos de Francisco Redi, la disputa de Lázaro Spallanzani con John Needham y los famosísimos experimentos de Pasteur, son parte de este tema. Aunque generalmente se abordan en el 3º ciclo de EGB, le sugerimos que los trate con sus alumnos, al Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



menos mediante una tarea de revisión bibliográfica que ellos puedan realizar en forma autónoma con alguna pregunta (problema) guía. Esta se relaciona con un tratamiento del tema desde la historia que favorecerá su comprensión. Además dichos experimentos y discusiones le permitirán tratar contenidos procedimentales específicos de la metodología experimental..

Si desea acceder a información sobre los experimentos históricos mencionados, usted puede consultar la sección "Enlaces" de la página principal de la Plataforma.

Primeras ideas sobre el origen de la vida Hasta el siglo XIX, se creía en la generación espontánea, es decir la formación permanente de organismos vivientes a partir de materia no orgánica. Esta teoría fue propuesta por Aristóteles sobre la base de observaciones con la metodología de la época: moscas y gusanos brotaban de carne en descomposición, ranas se plasmaban a partir del barro en los ríos, liendres nacían de los pelos, etcétera. Por más de 2.000 años, intelectuales, religiosos y gente común por igual creyeron cierta esta teoría, calurosamente apoyada por la Iglesia. Si bien hubo varios intentos que pusieron en duda su veracidad, los mismos no fueron tenidos en cuenta. En 1862, el gran investigador francés Louis Pasteur (1822-1895) hizo una serie de meticulosos experimentos que mostraron que los microorganismos sólo proceden de otros microorganismos y que una solución estéril permanece indefinidamente sin vida, a no ser que se contamine por algunos organismos. En el más conocido de ellos usó matraces con cuello de cisne y los llenó con medio nutritivo que permitía el crecimiento de diversos microorganismos (ver figura siguiente). Los calentó luego para matar cualquier organismo que pudiera estar presente y los enfrió lentamente. Ningún microorganismo apareció en los frascos, ya que su largo cuello permitía el intercambio de aire pero atrapaba partículas de polvo que podrían llevar esporas o células de microorganismos. Si los cuellos eran rotos, ellos penetraban y crecían rápidamente en el medio nutritivo.




Figura 1. Experimentos de Pasteur

Estos experimentos, y otros efectuados por algunos investigadores, favorecieron la aceptación de la idea de que toda vida procede de vida preexistente y sugerían que la vida no se forma espontáneamente a partir de materia inorgánica en las actuales condiciones terrestres, como había supuesto Aristóteles. No obstante, no aportaron datos sobre cómo la vida se originó por primera vez...


Antes de continuar nos parece importante reflexionar sobre este cambio de paradigma y cómo la “ teoría de la generación espontánea” propuesta por Aristóteles fue “el paradigma” durante tanto tiempo. Al respecto lo invitamos a que, revea lo visto en el capítulo 1 el tema de los paradigmas (Kuhn, en “Como se genera el conocimiento científico”, archivo 1.1.1) y conteste:




1. ¿Por qué la generación espontánea fue un paradigma que perduró durante tanto tiempo? 2. Si bien hubo varios intentos por derrotarla, ¿por qué lo logró Pasteur y nadie antes? 3. ¿Cuál es el paradigma actual?

Contestar estas preguntas no solo le permitirá relacionar “paradigmas” con “origen de la vida”, sino también comprender cómo evolucionó el pensamiento científico.

Ideas actuales sobre el origen de la vida Hoy, la mayoría de los biólogos apoyan la hipótesis de la vida originada a partir de materia inorgánica, pero no en la actualidad sino en épocas pretéritas cuando la Tierra era joven, entre los 4.000 y los 3.600 millones de años. Las moléculas orgánicas se habrían agregado en estructuras capaces de autoreplicarse y metabolizar. Para entender cómo surgió la vida en nuestro planeta, debemos conocer primero las condiciones físicas que prevalecían en aquella época. La atmósfera era muy diferente (contenía muy poco oxigeno entre otras diferencias) y había una gran actividad volcánica y de tormentas eléctricas. Había un intenso bombardeo de meteoritos y de radiación ultravioleta. En ese medio primigenio, el origen de la vida a partir de materia inorgánica es posible y hasta se considera que es inevitable en sus estadios tempranos. Aunque el debate continúa sobre los pasos acaecidos, el escenario más aceptado considera que las primeras células fueron producto de una evolución química en cuatro etapas principales: 1. Síntesis abiótica y acumulación de moléculas orgánicas simples (monómeros), tales como aminoácidos y nucleótidos. 2. Agrupación de monómeros en polímeros, incluyendo proteínas y ácidos nucleicos. 3. Agregación de estas moléculas producidas abióticamente en estructuras conocidas como protobiontes (llamadas también microesferas o coacervados), que tenían características químicas diferentes del medio. 4. Origen de un material hereditario. Fue posible chequear la plausibilidad de estos estadios de la evolución química en experimentos de laboratorio. Analicemos cada uno de los pasos.




1. Síntesis abiótica y acumulación de moléculas orgánicas simples. En la década de 1920, el ruso A. Oparin (1898-1980) y el inglés John B. S. Haldane (18921964) propusieron independientemente que las condiciones químicas de la tierra primitiva favorecieron las reacciones químicas que sintetizaron compuestos orgánicos a partir de precursores presentes en la atmósfera y los mares de entonces. Ellos razonaron que hoy no es posible ya que la atmósfera actual, rica en oxígeno producido por la vida fotosintetizadora, es oxidante y ataca las uniones químicas extrayendo electrones. En cambio, en aquel entonces, la atmósfera derivada principalmente de vapores volcánicos era más reductora, o sea capaz de agregar electrones, y sería muy efectiva en unir moléculas simples para constituir moléculas complejas; además, energía procedente de abundantes relámpagos y de radiación ultravioleta habría acentuado esa posibilidad. En la actualidad, la radiación ultravioleta es mucho menor ya que por un lado la capa de ozono -originada después de que la concentración de oxígeno aumentó considerablemente- filtra los rayos ultravioleta y, por otro lado, el sol tiene menor radiación que el joven sol de entonces. En 1953, los norteamericanos Stanley Miller (1930- ) y Harold C. Urey (18931981) pusieron a prueba la hipótesis de Oparin-Haldane, creando en el laboratorio condiciones comparables a aquellas de la Tierra primitiva. Usaron un aparato similar al de la siguiente figura que simuló esas condiciones: agua caliente remedaba el mar primitivo, los gases que circulaban en el sistema eran los que se suponían más abundantes en la atmósfera de entonces (vapor de agua, hidrógeno, metano, amonio) y descargas eléctricas hacían chispas como lo que harían los relámpagos. Un condensador enfriaba los gases circulantes y se dejaba que el ciclo continuara por una semana. Al cabo, los investigadores recogieron los 20 aminoácidos, varios azúcares, lípidos, bases púricas y pirimídicas y hasta ATP.




Figura 2. Aparato del experimento de Miller-Urey

Estas evidencias fueron muy clarificadoras. Sin embargo, hoy se considera que la atmósfera no era tan reductora como la del experimento, y que más probablemente haya estado integrada por monóxido y dióxido de carbono, nitrógeno, vapor de agua y pequeñas cantidades de oxígeno. También hoy se trata de averiguar en qué lugar de la Tierra habrían ocurrido estas reacciones y se piensa que la atmósfera no jugó un papel tan preponderante. Volcanes sumergidos en los océanos con agua muy caliente y copiosos minerales disponibles parecen haber provisto los elementos esenciales para estos procesos. 2. Agrupación de monómeros orgánicos en polímeros. Antes de que hubiera vida, sus elementos químicos básicos se habrían acumulado como un paso natural en la evolución química de la vida. En este escenario, la síntesis de moléculas orgánicas más complejas por la unión de sus subunidades parece haber sido inevitable. Se habrían producido polímeros orgánicos, como proteínas. En la actualidad, estas sustancias se forman con la ayuda de enzimas, cosa que no podría haber ocurrido en aquel momento. Hay evidencias de laboratorio que indican que ocurre polimerización cuando soluciones diluidas de monómeros orgánicos se colocan en arena, arcilla o rocas calientes. Este proceso vaporiza el agua y concentra los monómeros en el sustrato. Con este método, se han obtenido proteinoides, es decir proteínas obtenidas artificialmente de esta manera, una situación que bien podría haber ocurrido en la Tierra primitiva. La arcilla, aún fría, puede haber sido especialmente importante como sustrato para las reacciones de polimerización que son un prerrequisito de la vida. La arcilla concentra a los aminoácidos y otros monómeros orgánicos a partir de soluciones diluidas en agua porque ellos se unen a sitios electrónicamente cargados de las partículas de arcilla. Algunos de esos sitios, por ejemplo en los que hay átomos de metales como hierro y zinc, funcionan como catalizadores facilitando, las reacciones que unen monómeros. 3. Agregación de macromoléculas en protobiontes. Las propiedades de la vida habrían emergido a partir de la interacción de moléculas complejas organizadas en niveles superiores de organización. Las células habrían sido precedidas por protobiontes (o protocélulas) que serían agregados de moléculas producidas abióticamente. Si bien no habrían sido capaces de reproducción precisa, habrían mantenido un medio interno químicamente distinto del ambiente y habrían tenido algunas de las propiedades de la vida como metabolismo y excitabilidad. Un tipo de protobionte, llamado coacervado por Oparin, sería como una burbuja estable que tiende a auto-ensamblarse cuando una suspensión de macromoléculas (como polipéptidos, ácidos nucleicos y polisacáridos) es agitada. Cada coacervado sería un agregado de macromoléculas mayormente hidrofóbicas rodeadas y estabilizadas por una capa de moléculas de agua. Si se incluyeran enzimas entre los ingredientes, las mismas se incorporarían al coacervado. De este modo, el coacervado




podría absorber sustratos del medio y liberar productos de las reacciones catalizadas por las enzimas. Experimentos de laboratorio permitieron comprobar que este tipo de protobiontes podría haberse formado espontáneamente a partir de compuestos orgánicos formados abióticamente. Si se los mezcla con agua fría, los proteinoides se auto-ensamblan en pequeñas burbujas o microesferas (ver figuras siguientes). Estas microesferas rodeadas por una membrana selectivamente permeable reacciona osmóticamente a variaciones en el contenido de sales del medio. Algunas de ellas, pueden acumular energía en forma de potencial de membrana, descargando voltaje al modo de las neuronas, es decir tienen una excitabilidad propia de la vida, aunque no están vivas. Si entre los ingredientes hay algunos lípidos, ellos se organizan en bicapas moleculares en la superficie de la microesfera y, de este modo, pueden crecer en tamaño absorbiendo otras de menor tamaño o bien dividirse en dos. Como algunas de esas moléculas habrían tenido débiles propiedades catalíticas, estos protobiontes tendrían un metabolismo rudimentario que les habría permitido modificar sustancias que tomaran del medio Figura 3. Microesferas hechas en laboratorio a partir de proteínas y de lípidos, respectivamente

4. Origen de un material hereditario. La hipótesis que los científicos apoyan indica que en la Tierra primigenia habrían sido comunes lagunas, mares y arcillas con una suspensión de protobiontes variables en composición química, permeabilidad y capacidades catalíticas. Aquellos que fueran más estables y pudieran acumular más eficientemente del medio moléculas orgánicas, habrían tenido la posibilidad de crecer y dividirse, distribuyendo sus componentes en las dos microesferas “hijas”. Los que no tuvieran estas características probablemente se desarticularían o bien no podrían crecer y dividirse. De este modo, el medio habría seleccionado algunos agregados moleculares en lugar de otros. Sin embargo, durante este proceso de crecimiento y división irían diluyéndose los componentes químicos en el interior de las microesferas a medida que pasara el tiempo. La aparición de un mecanismo hereditario que facilitara la replicación de las características más significativas habría posibilitado su evolución hacia formas estabilizadas. Como sabemos, las células hoy tienen la información genética inscripta en el ADN que se transcribe en el ARN y se traduce en las proteínas. Este intrincado mecanismo celular no debe haber evolucionado de una sola vez, sino que debe haber emergido paso a paso a partir de un proceso mucho más simple. Una hipótesis




sugiere que antes de la existencia del ADN, puede haber existido un mecanismo hereditario más primitivo constituido por ARN y proteínas. Los primeros genes, entonces, habrían estado constituidos por segmentos de ARN que se autoreplicaban y alineaban secuencias de aminoácidos a las propias. Muchos científicos han chequeado esta hipótesis que hoy tiene amplio consenso. En experimentos de laboratorio se han producido abióticamente cortos polímeros de ribonucleótidos. Además, si se agrega ARN a una solución que contiene monómeros para hacer más ARN, se replican secuencias de 5 a 10 bases de longitud de acuerdo a su complementariedad (A con U, C con G, y viceversa), y si se adiciona zinc como catalizador, se pueden copiar secuencias de hasta 40 ribonucleótidos de largo con un error de menos del 1%. Pero tal vez el hallazgo más sorprendente, fue el que reconoció que el ARN es un importante catalizador en células actuales. En efecto, las ribozimas son moléculas de ARN que funcionan como catalizadores para remover intrones del ARN y ayudan a catalizar la síntesis de nuevo ARN de todos sus tipos (ARNr, ARNt, ARNm). En otras palabras, cumplen las funciones de enzimas y con este hallazgo se desacreditó la idea de que solo las proteínas podían cumplir tales funciones. Se revolucionó así el pensamiento acerca de la evolución de la vida primigenia. Todo apunta a que el ARN parece haber sido el primigenio material hereditario al ser una molécula mucho más simple que el ADN, tener la posibilidad de autoreplicarse, de funcionar como enzima catalizadora y de poder alinear secuencias de aminoácidos, antes de que hubiera surgido el ADN o las enzimas. Asimismo, se ha observado en el laboratorio cómo la selección natural opera a nivel molecular en poblaciones de ARN. Las moléculas de ARN, al ser de una sola cadena, asumen una variedad de formas tridimensionales de acuerdo a las secuencias de nucleótidos que muestren (en ciertas regiones complementarias se pueden aparear ciertas bases y producen plegamientos en la cadena). Puede decirse que estas moléculas tienen un genotipo (su secuencia de ribonucleótidos) y un fenotipo (su conformación espacial que interactúa con otras moléculas del medio de maneras específicas). En un medio particular, las moléculas de ARN con una determinada conformación son más estables y se copian más rápido y con menos errores que otras moléculas. De este modo, partiéndose de una diversidad de moléculas de ARN en un medio con monómeros para su replicación, las moléculas que tengan la conformación más funcional en la temperatura, la concentración salina y otras características del medio en el que se encuentran prevalecerán en él. De acuerdo a los eventuales errores de copia que ocurran en esas moléculas, aparecerán mutaciones de la secuencia original. Ocasionalmente, alguna de las nuevas moléculas mutantes puede tener una conformación más estable y más fiel en su replicación que la molécula ancestral y entonces sería seleccionada en las siguientes generaciones de moléculas. Semejantes eventos de selección podrían haber ocurrido en el mundo prebiótico del ARN.




Puede haber ocurrido una síntesis de proteínas a partir del ARN en la cual se unen aminoácidos según la secuencia de bases del ARN, tal como hoy ocurre pero de manera más rudimentaria. Si a partir de una molécula de ARN se sintetizara un corto polipéptido que a su vez funciona como enzima para catalizar su replicación con mayor eficacia, esta cooperación funcional se reproduciría en las generaciones moleculares siguientes. Este fenómeno podría haber ocurrido incluso antes que estas moléculas estuvieran encerradas en las microesferas, pero fue su inclusión la que constituyó una piedra fundamental en la evolución de la vida. Una vez que ocurrió, los protobiontes habrían evolucionado como unidades en las que la interacción de sus componentes moleculares habría contribuido a su refinamiento funcional sobre la base de mutaciones al azar y a selección de las mismas. Una tendencia habría conducido gradualmente hacia el ADN como material hereditario, que es una forma mucho más estable que el ARN para almacenar mayor cantidad de información, es decir que un mundo de ARN habría precedido al del ADN.

Los cuestionamientos a las ideas actuales sobre el origen de la vida Es importante destacar que el escenario que acabamos de relatar, aunque está basado en simulaciones de laboratorio, no constituye una prueba de cómo realmente fue la evolución química de la vida, pero nos muestra con una base científica, los pasos fundamentales en los cuales podría haber ocurrido. Por ello, es la hipótesis más aceptada en la actualidad. El origen de la vida permanecerá como una cuestión de especulación científica y por eso, hay varias alternativas acerca de cómo habría ocurrido. Algunos investigadores suponen que por lo menos algunos compuestos orgánicos alcanzaron la Tierra desde el espacio, en meteoritos o cometas que colisionaron con ella, ya que esos compuestos son frecuentes en ellos. Otros cuestionan que el ARN sea el primer material genético. Otro problema es el lugar en el cual se originó la vida. Hasta hace poco tiempo, solo se hablaba que su origen habría sucedido en el agua, en lugares como pequeñas lagunas con abundantes sedimentos. Muchos sugieren que podría haber ocurrido en el fondo marino en regiones muy calientes con troneras volcánicas, que serían más similares a las condiciones de la Tierra primitiva. En una escala mayor, con los viajes espaciales se está haciendo accesible la posibilidad de chequear la existencia de vida o de remanentes de vida pasada en otros planetas del sistema solar, pero aún sin resultados positivos. Mucho queda por dilucidar, pero cuanto acabamos de exponer es la base más aceptada acerca del origen de la vida en nuestro planeta que, por el momento, es el único con esa característica. El siguiente esquema, que se lee de abajo hacia arriba, resume la hipótesis aceptada.




células vivas

Origen de un material hereditario (probablemente ARN) con la posibilidad de autorreplicación, catalización y síntesis de proteínas.

Agregación de macromoléculas semipermeable (protobiontes).

en

estructuras

con

membrana

Acumulación de estas moléculas en el medio y formación de polímeros (proteínas, ARN, lípidos, etc.) a partir de ellas.

Formación espontánea de moléculas orgánicas simples (aminoácidos, nucleótidos, ácidos grasos, carbohidratos) en condiciones abióticas.


Ahora que ya posee un panorama general sobre las ideas que permiten explicar la forma en que se originó la vida, revisaremos sus respuestas a la actividad Nº 37. Responda: 1. ¿Qué aspectos de la explicación que le dimos en este módulo coincide con su respuesta? 2. ¿Con qué aspectos de la explicación acuerda lo que expresaron sus alumnos? 3. A la luz de lo explicado sobre cambio conceptual, en el capitulo 5 (archivo 5.1.1), ¿cuál es el cambio que se debería producir en sus alumnos? 4. ¿Qué conocimiento fue nuevo para usted, de los explicados anteriormente?

Las explicaciones dadas anteriormente, sobre el origen de la vida, tienen su raíz en el marco de la investigación científica. Si retoma lo visto en la actividad uno del capitulo cinco observará que las descripciones presentadas le permiten fundamentar que se trata de afirmaciones científicas y no pseudocientífica. Este es otro elemento que puede revisar con sus alumnos cuando dialogue sobre estos temas y sus concepciones. Continuamos ahora analizando otros fundamentos.




De las procariotas a las eucariotas multicelulares

¿Cómo habría sido el metabolismo de las primeras células? La presencia de un proceso metabólico particular en todos o casi todos los organismos actuales implicaría que dicho proceso se desarrolló en un ancestro común y que, por ello, es antiguo. Por ejemplo, el papel universal del ATP como molécula energética implicaría que ya estaba presente en los primeros procariotas. Del mismo modo, la glicólisis (paso metabólico que rompe azúcares en productos más simples y usa su energía para producir ATP) es común en casi todos los organismos de hoy. Los biólogos consideran que como la atmósfera primitiva era pobre en oxígeno, las primeras células vivas deben haber sido anaeróbicas, es decir deben haber procesado químicamente la energía sin usar los átomos de ese gas como aceptores de electrones. Hasta hace poco tiempo, la teoría más difundida era que los primeros procariotas habrían sido quimio-heterótrofos absorbiendo nutrientes orgánicos libres en el medio, incluyendo ATP. Cuando se empezaron a agotar las reservas de ATP libre, la selección natural habría favorecido células con enzimas capaces de regenerar ATP a partir de ADP, lo cual habría resultado en la evolución gradual de la glicólisis. Tanto la glicólisis como la fermentación (por la cual se extraen electrones de nutrientes durante la glicólisis y son transferidos a otras moléculas orgánicas) no requieren oxígeno y podrían representar la forma de vida anaeróbica en la Tierra. No obstante, en la actualidad los investigadores consideran improbable que haya existido en el ambiente de la Tierra primitiva suficiente cantidad de ATP u otras moléculas orgánicas para sostener a los quimio-heterótrofos. Más bien, se considera que los primeros procariotas fueron quimio-autótrofos y que obtenían energía a partir de compuestos inorgánicos abundantes en la Tierra primitiva, al modo en que lo hacen las modernas bacterias del azufre, por ejemplo: Fe S + H2 S

Fe S2 + H2 + energía libre

Probablemente, estas primeras células habrían sido también oportunistas absorbiendo compuestos orgánicos libres del medio cuando estaban disponibles. Algunos procariotes, como ciertas arqueobacterias actuales, podrían haber desarrollado pigmentos que absorben la luz y usan esa energía para bombear iones de hidrógeno fuera de la célula, una situación que conduce a la síntesis de ATP. Es el mecanismo más simple conocido de fotofosforilación. A partir de este paso, algunos podrían haber desarrollado el poder reductor necesario para la fijación del CO2 por fotosíntesis usando electrones del H2S. Otros habrían iniciado un proceso un poco diferente, usando el agua y el CO2 para hacer compuestos orgánicos. Se multiplicaron abundantemente en los mares de la Tierra y cambiaron el mundo al liberar O2 como




subproducto de la fotosíntesis. Estas serían las primeras cianobacterias que habrían evolucionado entre los 3.4 y 2.5 millones de años atrás. El cambio gradual hacia una atmósfera más oxidante y corrosiva creó una crisis en los procariotas del precámbrico la cual probablemente fue causando una extinción de aquellos que no podían afrontarla. Algunas especies sobrevivieron en hábitats que permanecieron anaeróbicos, y de ellos habrían descendido los actuales anaerobios obligados. Por otro lado, la evolución de mecanismos antioxidantes permitió a algunos procariotas ir tolerando los niveles de O2 en ascenso. Por último, otras especies fueron un paso más allá de la mera tolerancia del O2, su poder oxidante les permitió extraer electrones de moléculas orgánicas a cadenas de transporte, originando la respiración aeróbica. Se produjo de esta manera un encastre casi perfecto entre los fotoautótrofos que liberan O2 al medio como subproducto de su metabolismo y usan CO2, entre otros compuestos, y los heterótrofos aerobios que, a la inversa, usan O2 y liberan CO2; en otras palabras, las moléculas de desecho de unos son las que sirven de materia prima para los otros y los dos procesos son casi especulares:

Fotosíntesis: 6 C O2 + 12 H2 O + energía lumínica

C6 H12 O6 + 6 O2 + 6 H2

O Respiración:

C6 H12 O6 + 6 O2

6 C O2 + 6 H2 O

Un dato Las ideas de Lynn Margulis Lynn Margulis es ampliamente conocida en el mundo de la biología por su teoría endosimbiótica. La comunidad científica acogió con escepticismo la propuesta de Margulis cuando la expuso por primera vez en 1967. No obstante, las investigaciones de las últimas décadas la han venido confirmando en casi todos sus puntos. El eminente científico Freeman Dyson (padre de Esther Dyson, una de las más conocidas gurú de Internet), estima que Lynn Margulis es una de las mayores constructoras de puentes en la biología moderna (F. Dyson: Los orígenes de la vida, Cambridge University Press, Madrid, 1999). El más importante de todos, según Dyson, se basa en esta idea de que el parasitismo y la simbiosis son las fuerzas impulsoras en la evolución de la complejidad molecular. Aunque la idea original fue expuesta por científicos rusos, en particular Konstantin Merezhkovsky, fue Margulis su promotora y sistematizadora más activa. A principios de los años 70, Margulis comenzó a colaborar con el químico de la atmósfera James Lovelock, quien propuso la hipótesis Gaia --ahora elaborada como teoría-- sobre la capacidad de la vida para autorregular el planeta. Esta idea conlleva en




su seno la forma como los seres vivos desarrollan y se apropian de tecnologías que modifican el entorno.

http://enredando.com/cas/cgi-bin/entrevista/plantilla.pl?ident=67

¿Cómo se originaron los eucariotas? El pequeño tamaño y la estructura más o menos simple de un procariota tienen muchas ventajas (entre otras, rápida reproducción, facilidad de invasión en el medio, rápida absorción de nutrientes), pero también imponen un límite a la cantidad de actividades metabólicas diferentes que pueden ser realizadas al mismo tiempo. Esto se debe a que su genoma, comparativamente corto, tiene un número de genes limitado que codifican las enzimas que controlan sus actividades. Sin embargo, esto no significa que los procariotas sean menos exitosos que los eucariotas. Por el contrario, han evolucionado y se han adaptado desde el surgimiento de la vida y son los organismos más ampliamente distribuidos en la Tierra. A partir de su origen, en algunos grupos de procariotas, la selección natural habría favorecido un aumento en la complejidad, es decir en mayores niveles de organización. Con relación al aumento de la complejidad de los seres vivos, se pueden definir tres tendencias evolutivas en este sentido: •

hacia la multicelularidad,

•

hacia comunidades en las que unos se benefician de otros y

•

hacia la compartimentalización de las diferentes funciones dentro de las células, un avance que derivó, con el tiempo, en los primeros eucariotas.

La forma en que la organización celular eucariota evolucionó a partir de los procariotas, es y fue una de las preguntas más interesantes de la biología moderna. Se considera que los pasos involucrados en este proceso son los que siguen: •

el origen de una superficie celular flexible,

•

el origen de un sistema interior de membranas,

•

el origen de una envoltura nuclear,

•

el origen de un citoesqueleto y

•

la adquisición de orgánulos por endosimbiosis.

Analizaremos en detalle los procesos mencionados más arriba en la figura siguiente:




Figura. Lámina XIX

1. Origen de una superficie celular flexible: los procariotas actuales tienen una rígida pared celular, como la tuvieron en toda su historia evolutiva. Uno de los primeros pasos hacia la organización de la célula eucariota parece haber sido la pérdida de dicha pared en alguna célula ancestral. A medida que las células crecen en tamaño, se establece una relación decreciente entre superficie y volumen. Si la superficie es flexible, la membrana plasmática puede invaginarse y aumentar la superficie, lo cual facilita el intercambio con el medio, ya sea de nutrientes o de gases. Con una superficie flexible, entonces, la célula intercambia materiales con el ambiente suficientemente rápido y en cantidad abundante lo que le permite tener un mayor volumen y un metabolismo más rápido. Además, la célula con estas características puede formar vesículas y absorber alimento del medio en forma de endocitosis, luego en las vesículas puede ocurrir la digestión. 2.

Origen de un sistema de membranas: por el mismo proceso de invaginación de la membrana celular flexible y sin pared celular, se habrían constituido orgánulos permanentes compuestas por idéntica estructura de la membrana plasmática, semejantes al retículo endoplásmico o al aparato de Golgi, algunos con ribosomas. Algunas vesículas digestivas habrían constituido los primeros lisosomas.




3. Origen de una envoltura nuclear: algunas de esas membranas internas habrían rodeado el ADN; recordemos que en los procariotas el ADN se encuentra adherido a la membrana celular. Así se habría integrado el núcleo. 4. Origen de un citoesqueleto: el aumento del tamaño celular fue la primera ventaja de cuanto antecede. Pero al mismo tiempo fue ventajoso un citoesqueleto celular que facilita una estructura de apoyo y permita movilizar materiales de una región a otra de la célula. Las fibras y los microtúbulos fueron seleccionados por sus ventajas en este sentido. 5. Adquisición por endosimbiosis de ciertos orgánulos: una hipótesis muy aceptada en la actualidad es que varios orgánulos esenciales de las células eucariotas se habrían generado por endosimbiosis, es decir, habrían sido células procariotas independientes que fueron incorporadas en células eucariotas ancestrales y quedaron viviendo en ellas como simbiontes. Esta hipótesis procede de una idea original del científico ruso C. Mereschkovsky que fuera extensamente desarrollada por la norteamericana Lynn Margulis. Estos orgánulos originados por endosimbiosis serían los peroxisomas, las mitocondrias y los cloroplastos. •

peroxisomas: en la época en que estos fenómenos habrían ocurrido, las bacterias fotosintetizadoras habrían estado generando oxígeno y aumentando sus niveles en la atmósfera. Entonces, este fenómeno hubiera tenido consecuencias desastrosas para los seres vivos del momento ya que no podrían haber tolerado este medio oxidante. Se supone que algunos procariotas habrían desarrollado la posibilidad de descomponer los productos tóxicos de la acción del oxígeno, tales como el peróxido de hidrógeno, y que estos podrían haber sido endosimbiontes a partir de los cuales de habrían desarrollado los primeros peroxisomas.

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mitocondrias: los ancestros de estos orgánulos habrían sido procariotas aeróbicos heterótrofos y podrían haber sido al principio ingeridos por las células eucariotas ancestrales, o bien haber sido parásitos de ellas. Pero luego, se habría desarrollado una simbiosis mutuamente beneficiosa para ambas células. En un mundo que se transformaba cada vez más en aeróbico, la adquisición de estos orgánulos que podían utilizar el oxígeno era muy ventajoso. Se supone que como tanto eucariotas heterótrofos y autótrofos actuales tienen mitocondrias, esta endosimbiosis habría ocurrido primero que la de los cloroplastos.

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cloroplastos: en este caso, los ancestros de estos orgánulos habrían sido procariotas fotosintetizadores, probablemente del tipo de las cianobacterias, que por el mismo proceso habrían quedado como endosimbiontes.

Varias evidencias apoyan esta hipótesis, al menos en lo que respecta a las mitocondrias y a los cloroplastos:




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existen casos actuales de relaciones endosimbióticas similares y

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los cloroplastos y los mitocondrias son parecidos a las bacterias en varias características, tienen tamaño semejante, se dividen por fisión, su metabolismo y su genoma son comparables, sus ribosomas son muy similares (en su tamaño, en ser sensibles a los mismos antibióticos, en su ARN).

La aparición del citoesqueleto habría sido capital para la organización de flagelos y cilias y el huso útil en el desarrollo de la mitosis y la meiosis. En todas estas estructuras celulares los microtúbulos son importantes. La mitosis y la organización del ADN en cromosomas habría hecho posible la reproducción de los genomas más largos, en tanto que la meiosis habría sido fundamental en el sexo de los eucariotas. No obstante, hay muchas dudas acerca de la forma en que estos procesos se habrían originado. Entre los eucariotas, los protistas son muy variados en sus ciclos vitales y en su estructura y fisiología. Esta variedad en ciclos de vida y en su diversidad, podría ser un reflejo de los “experimentos” de la evolución en los primeros eucariotas.


Como dijimos anteriormente la forma en que la organización celular eucariota evolucionó a partir de los procariotas, es y fue una de las preguntas más interesantes de la biología moderna. A partir de las explicaciones anteriores buscaremos la manera de explicar a los alumnos cómo fue la evolución de procariotas y eucariotas. Le solicitamos que: 1. Explique la manera en que habitualmente da el tema de la organización celular, procariotas y eucariotas. 2. Proponga, a partir de lo explicado, la manera en que abordaría ahora este tema. Señale si hay diferencia con su respuesta anterior. Le puede ayudar pensar en cuáles fueron las características que fue generando la célula procariota para sobrevivir. 3. Justifique por qué la adquisición de las mitocondrias y de cloroplastos, en realidad, sería un ejemplo de herencia lamarckiana. Para ampliar su respuesta retome lo visto en el capitulo 5 (final del archivo 5.2.4). Por lo general en la escuela la caracterización de procariotas y eucariotas no pasa más allá de una clasificación. Con las dos primeras preguntas de esta actividad queremos provocar en usted una reflexión sobre el grado de importancia que le da al tratamiento de esta problemática teórica, inserta en el proceso de evolución. El análisis detallado de este intervalo de la evolución de la vida ayudará a usted y a sus alumnos a construir fundamentos para explicar el origen de la diversidad biológica




¿Cómo se originó la multicelularidad? El origen de los eucariotas abrió una increíble explosión de diversidad biológica. La estructura más compleja de estas células facilitó mayor cantidad de variaciones. Pero hubo otro escalón significativo en la organización de los organismos: el origen de la multicelularidad. Algunos procariotas también se organizaron de esta manera, pero sin una gran complejidad y una notable diferenciación entre las diferentes células. La multicelularidad evolucionó separadamente en los reinos Plantae, Animalia y Fungi y, dentro de cada uno, lo ha hecho varias veces. Grandes fueron sus ventajas adaptativas que permitieron la evolución paralela de formas distintas de vida y en distintos tipos de hábitats. Se pueden identificar varias razones adaptativas de la multicelularidad, siendo la más trascendente que las células individuales no pueden alcanzar un gran tamaño y que el aumento de tamaño confiere a los portadores una mayor ventaja evolutiva al tener más plasticidad. En un organismo multicelular, es factible la especialización en las diversas células, lo que conduce a una división del trabajo y a una adaptación más ajustada de los seres al ambiente. En cambio, la única célula de un ser unicelular debe realizar todos los trabajos y, aunque lo haga de manera favorable, tiene un límite de tamaño máximo que puede alcanzar. Pero ¿cómo se originó la multicelularidad? Hay dos modos básicos a partir de los cuales la vida multicelular eucariota se pudo haber originado desde formas unicelulares (ver figura siguiente).

Figura 4. Esquema de las posibles formas de origen de la multicelularidad




Multicelularidad por agregación Un grupo de protistas unicelulares se habrían unido para formar una colonia, es decir un agregado laxo de células interconectadas. Dentro de la colonia, con el tiempo y por la selección de mutaciones favorables, algunas células se habrían especializado en digestión, otras en locomoción, otras en reproducción, etcétera. Así, eventualmente, la colonia se transformó en una unidad integrada de tal modo que las células individuales no podrían sobrevivir separadamente. No hay muchas dudas que este primer escenario ocurrió en el phylum Porifera de las esponjas. Estos animales son, en rigor, una reunión de células individuales que no tienen una gran especialización. También por este mecanismo habría ocurrido la multicelularidad de los Cnidarios (corales, hidras, etcétera), de las algas y de las plantas.

Multicelaridad por diferenciación Un protista unicelular habría quedado constituido por numerosos núcleos luego de sufrir sucesivas mitosis sin citocinesis. A partir de este estado multinucleado, pudo haber desarrollado una estructura multicelular, al separarse los núcleos y constituir varias células. Posteriormente, las mismas se diferencian en distintas funciones. Por diferenciación, se considera que habría ocurrido la multicelularidad de hongos y de algunos phyla de Animalia modernos.




Hitos de la historia de la vida

¿Cuáles fueron los acontecimientos más significativos de la vida en el tiempo? Con la somera visión de los hechos más elocuentes de la historia de la vida en la Tierra, se puede tener una dimensión de los cambios ocurridos en el tiempo y reconocer que los seres vivos extintos son, sin dudarlo, muchos más que los que hoy están vivos. Viajemos al pasado y recorramos esta historia, era por era (lámina XX).

La vida en el precámbrico Las primeras células se originaron hace unos 3.800 millones de años, probablemente en sedimentos barrosos del fondo marino. Los fósiles conocidos señalan que eran procariotas equivalentes a las bacterias actuales. Al principio, probablemente eran no más que estructuras muy simples con un sistema genético de autorreplicación y otras moléculas orgánicas complejas. Dada la ausencia de oxígeno libre en la atmósfera, obtendrían su energía por medios anaeróbicos, seguramente por




fermentación. Los procesos geológicos habían enriquecido los mares con compuestos orgánicos y así era sencillo conseguir nutrientes y obtener energía a partir de ellos. Algunas poblaciones de estas células procarióticas comenzaron la divergencia en dos direcciones enseguida después de su origen. Un camino evolutivo condujo a las actuales bacterias (las eubacterias) y el otro, a ancestros comunes de un tipo diferente de bacterias (las arqueobacterias) y de los eucariotas. Aparecieron sistemas de transporte de electrones, pigmentos capaces de atrapar energía lumínica y otros mecanismos metabólicos. Así, algunas células tuvieron la posibilidad de hacer fotosíntesis en su forma cíclica para capturar energía solar, convertirla en energía química y generar ATP. Más tarde, hace unos 2.500 millones de años, evolucionó la fotosíntesis en su forma presente, incluyendo su fase no cíclica que produce la ruptura de agua en hidrógeno y oxígeno. Remanentes de estas bacterias fotosintetizadoras que dominaron la Tierra en aquel momento se han preservado en fósiles conocidos como estromatolitos. A partir de esta época comienza a acumularse oxígeno en la atmósfera, hecho que tuvo consecuencias irreversibles que fueron modelando la vida hasta su forma actual. Los efectos corrosivos del oxígeno modificaron la posibilidad que se continuaran formando compuestos orgánicos en forma espontánea ya que eran oxidados rápidamente; de esta manera, se frenó la organización de nuevas células. Cuando la concentración de oxígeno aumentó considerablemente, comenzó a formarse en la estratosfera la capa de ozono (O3) la cual tuvo el efecto de absorber la mayor parte de las radiaciones ultravioletas; se trata de otro escalón de magnitud, ya que estas radiaciones son perjudiciales para los seres biológicos al producir mutaciones en su ADN, por lo que su efecto se atenuó a partir de aquel momento. Asimismo, el oxígeno atmosférico abrió las posibilidades para la evolución de reacciones metabólicas oxidativas como fuente de energía para la obtención de ATP: la respiración aeróbica. El oxígeno era tóxico para los abundantes organismos anaeróbicos de aquella época, pero aquellos seres que desarrollaron tolerancia a él, pudieron vivir exitosamente en ambientes libres de otros organismos. Esta innovación contribuyó a la emergencia de los eucariotas, hace unos 1.500 millones de años, cuando células de mayor tamaño pudieron florecer y diversificarse. Algunas eran lo suficientemente grandes como para ingerir a otras más pequeñas, constituyéndose en los primeros predadores. Eventualmente, algunas de estas células engullidas sobrevivieron dentro de las células mayores y, con el tiempo, se transformaron en mitocondrias y cloroplastos, y se organizó el núcleo, los cromosomas y las divisiones celulares. Sobre esta base de células eucariotas, surgieron los primeros seres multicelulares. Se hallaron fósiles de hace 900 millones de años de varios tipos de algas, hongos y animales primitivos. Hace unos 800 millones de años, los seres que formaban los estromatolitos empezaron a declinar dramáticamente, ya que eran




comidos por animales. Los descendientes de estos animales, al final del período, iniciaron una gran radiación adaptativa de invertebrados de cuerpo blando, conocida como Fauna de Ediacaria. Estos animales son muy diferentes de los que hoy viven y algunos representan linajes de posición sistemática incierta y que no tienen representantes vivientes (observe la figura siguiente).

Figura. Lámina XXI

La vida en el paleozoico En su primer período, el cámbrico, el nivel de oxígeno atmosférico se acercó a su concentración actual y la deriva de los continentes resultó en varias masas continentales, la mayor de las cuales era Gondwana, formada por lo que hoy son América del Sur, África, la Antártida, Australia e India. Todos los phyla de animales existentes ya habían evolucionado entonces, como lo revelan los fósiles de la época. La generalidad vivía en el fondo marino y su rango iba desde las esponjas a los vertebrados simples. Muchos representantes desarrollaron corazas o partes duras, lo cual indicaría que la predación era intensa en la época. Al final del período, los trilobites, que eran los animales más frecuentes, casi desaparecen por completo. En el ordovícico, los continentes se ubicaron, por deriva, principalmente en el hemisferio Sur. Hubo una gran diversificación de organismos filtradores de pequeñas presas como moluscos y braquiópodos, estos últimos hoy extintos. También eran abundantes los graptolitos, miembros de un phylum extinto y surgieron los ancestros de las plantas terrestres. Al final acaeció una gran extinción, sobre todo por un gran descenso del nivel del mar.




En el silúrico, la diversidad se recupera en nuevas radiaciones, pero no evolucionan grupos novedosos de organismos marinos. Los cambios más significativos ocurrieron en tierra con la aparición de los primeros artrópodos terrestres (escorpiones y milpiés) y una mayor profusión de plantas. Una aceleración en las tasas de cambio evolutivo es típica del devónico. La Tierra estaba constituida por dos masas continentales, una en el norte y otra en el sur. Hubo una gran radiación de cefalópodos y corales. Aparecen los peces con mandíbula, una gran innovación que se mantendría en todos los vertebrados que evolucionaron desde esta época hasta nuestros días. La dura coraza que tenían los peces primitivos dio lugar a la cobertura menos rígida de los peces modernos. Algunas poblaciones de estos peces que vivían en lugares que a veces se secaban, desarrollaron pulmones primitivos y la posibilidad de estar un tiempo fuera del agua; estos organismos fueron los ancestros de los anfibios. Las comunidades terrestres se transformaron marcadamente al ser muy frecuentes las plantas vasculares y adquirir portes arbóreos. Al final del periodo aparecen las primeras plantas con semilla. En suma, se manifiestan condiciones óptimas para una diversificación de la vida en tierra firme, tanto vegetal como animal. De este período datan los primeros fósiles conocidos de ciempiés, arañas e insectos. Al final, aconteció otra extinción. Extensos bosques crecían en los trópicos del carbonífero. Los restos de esos árboles y de otros organismos constituyen el carbón fósil hoy obtenido en minas. La diversidad de animales terrestres creció considerablemente: caracoles, escorpiones, ciempiés e insectos están presentes en gran abundancia y variedad. Un nuevo carácter fue de importancia en la diversificación de los insectos: la emergencia de alas que les permitieron invadir todos los ambientes. Los anfibios se adaptaron más ajustadamente al ambiente terrestre, algunos de los cuales alcanzaron el increíble tamaño de unos 5 metros de longitud. Un poco más tarde en el período, de este stock anfibio primitivo, derivaron los primeros reptiles. Depósitos fósiles del pérmico contienen miembros de la mayoría de grupos de insectos modernos, incluyendo alguaciles con una envergadura de unos 60 cm, los mayores insectos que jamás hayan vivido sobre el planeta. Los peces óseos experimentaron una gran radiación en ambientes dulceacuícolas. Al final del periodo, los reptiles se habían diversificado y superaron en número a los anfibios, incluyendo especies predadores en ambientes marinos y de agua dulce. El linaje del cual derivaron los mamíferos comenzó su divergencia a partir de los llamados reptiles “mamiferoides”. Al terminar el periodo, sucedió una nueva y masiva extinción de organismos (ca. 90%) tanto en la tierra firme como en el agua, por una multiplicidad de causas: la formación del supercontinente de Pangea, el descenso del nivel del mar por la formación de glaciares y la actividad volcánica masiva.




La vida en la era mesozoica Al inicio de esta era, los sobrevivientes de la extinción anterior encontraron un mundo prácticamente vacío de seres vivos. A medida que los continentes que formaban Pangea lentamente se fueron separando, los glaciares se derritieron aumentando el nivel del mar, lo cual proporcionó inmejorables oportunidades para incontables eventos de especiación. De esta manera, en cada uno de estos continentes individuales se gestaron floras y faunas propias y distintivas. Durante el período triásico, invertebrados y peces marinos se diferenciaron profusamente. En el ambiente terrestretierra, las coníferas y otras gimnospermas leñosas con semilla dominaron el paisaje. Se inicio una gran radiación de los reptiles que eventualmente dio lugar a los dinosaurios, los cocodrilos y las aves. Los primeros dinosaurios no eran más grandes que un pavo actual y se estima que eran de homeotermos de sangre caliente con altas tasas metabólicas. La transición entre el triásico y el jurásico estuvo marcada por otra extinción, posiblemente por el impacto de un meteoro en lo que hoy es Quebec, Canadá. Esta extinción fue seguida por un nuevo periodo de diversificación de los sobrevivientes en el Jurásico. Los peces óseos iniciaron una formidable radiación que culminó con su dominancia en los mares. Entre los animales terrestres, surgen los primeros tipos adaptativos de ranas, de salamandras y de lagartos. Los descendientes de los dinosaurios que sobrevivieron a esta extinción se convirtieron en los reptiles dominantes, ocupando todos los hábitats y adaptándose a todas las formas de vida, en la tierra, el aire y el agua. Algunos tuvieron dimensiones casi monstruosas, siendo los predadores bípedos y los cuadrúpedos herbívoros más monumentales que se han registrado. También evolucionaron varios grupos de mamíferos. En el cretácico, los continentes del Norte se habían separado de los del Sur de tal modo que había un mar continuo en los trópicos. El nivel del mar era alto y la tierra era cálida, por lo que había inmejorables condiciones para la vida. De esta forma, se acrecentó la variedad de invertebrados marinos y emergieron las primeras angiospermas que comenzarían a dominar el paisaje de aquí en adelante. Continuó la diversificación de los dinosaurios y aparecieron las primeras serpientes, pero su linaje no se diversificaría hasta mucho más tarde. Al final del periodo evolucionaron varios grupos de mamíferos de pequeño tamaño. Como ya se comentó en el capítulo anterior, este período culmina con una gran extinción provocada por una multiplicidad de causas, en la cual los dinosaurios desaparecen de la faz de la Tierra.




La vida en la era cenozoica En esta época la posición de los continentes es más parecida a la presente. Se elevaron las cordilleras más importantes (Andes, Alpes, Himalaya). Este momento está caracterizado por una extensa diversificación de los mamíferos y de las angiospermas; estas últimas dominaron los bosques de todo el mundo, con excepción de los de regiones frías en las cuales las gimnospermas siguen abundando. Durante el período terciario, específicamente en el paleoceno, el clima era húmedo y cálido y los bosques tropicales y subtropicales se extendían mucho más al norte y al sur que en la actualidad. Esta tendencia aumentó en el eoceno y los bosques llegaron hasta los polos. Los mamíferos empezaron entonces su mayor radiación y una increíble variedad irrumpió: los primates, los murciélagos, los rinocerontes, los caballos, los elefantes, los carnívoros de varios tipos, etcétera. Al final de la época, el clima se volvió más frío y seco y las plantas fueron acumulando mutaciones que las adaptaron hacia las formas herbáceas. En las serpientes, los lagartos, las aves y los insectos acontecieron transformaciones evolutivas rápidas. Del oligoceno al plioceno hubo una profusión de animales herbívoros que eran amenazados por algunos carnívoros, y aparecen los ancestros del hombre en el este de África. El cuaternario es el período actual. Se inició con un tiempo de enfriamiento y fluctuaciones climáticas drásticas. Acontecieron muchas glaciaciones (4 mayores y 20 menores) y los últimos glaciares se retrajeron de las latitudes templadas hace menos de 10.000 años. De estas glaciaciones resultaron algunas extinciones y muchas modificaciones en las especies, incluyendo la evolución del hombre moderno del que nos ocuparemos especialmente en el siguiente apartado (archivo 7.2.4).




La evolución del hombre

Un recorrido por los ancestros del Homo sapiens Veamos con más detalle la evolución del hombre. Los humanos provenimos de primates ancestrales. Hay secuencias de fósiles que indican cambios paulatinos de formas desde ellos a humanos modernos. Muchos expertos opinan que fósiles del género Ramapithecus son los ancestros directos de monos y de humanos modernos. A partir de ellos, todos concuerdan que habrían surgido los Australopitecinos, ancestros directos de los humanos. Los fósiles más recientes, de unos 4 millones de años, pertenecen a miembros del género Australopithecus que presenta caracteres intermedios: en tamaño cerebral es apenas más grande que el de los monos, pero su estructura ósea y muscular muestra cambios que indicarían que, además de ser capaces de vivir en los árboles, podían caminar en dos piernas. De algunos de estos ancestros proceden los primeros representantes del género Homo, aunque otros Australopithecus continuaron viviendo en ese estado por un millón más de años, época en la que se extinguieron. Los fósiles más antiguos de Homo datan de unos 2,5 millones de años. Tenían una capacidad craneana una vez y media más grande que la de los Australopithecus pero menor que la actual y eran bípedos. Se considera que hubo dos especies de Homo: H. habilis, la primera en desarrollarse y que probablemente fue exterminada por la segunda, H. erectus, que habría aparecido hace unos 1,6 millones de años. Esta especie usaba el fuego, cazaba grandes mamíferos y hacía herramientas de piedra usadas para cavar, capturar presas, limpiar y cortar carne, cortar madera, limpiar pieles.




Figura 5. Secuencia evolutiva del hombre mostrando vistas laterales de cráneos

Varios tipos de Homo sapiens existieron en el Pleistoceno, desde hace unos 1,5 millones de años hasta los 300.000 años. Durante este período, se supone que aparecen dos rasgos significativos: los rituales y la conciencia de la muerte, que quedan de manifiesto por los enterramientos de muertos con sus herramientas y sus vestimentas. Un tipo de H. sapiens, conocido como hombre de Neanderthal y generalmente considerado como una subespecie, era común en Europa y Asia entre los 75.000 y los 30.000 años y su aspecto era más bajo y más fornido. Por un corto periodo, su rango se superpuso con el de los llamados hombres de Cro-Magnon, una forma más moderna de H. sapiens; entonces, los Neandertal abruptamente desaparecieron probablemente exterminados por los Cro-Magnon. Estos humanos hicieron y usaron una variedad de herramientas sofisticadas y dejaron increíbles pinturas rupestres en varias partes de Europa. De allí se habrían dispersado a través de Asia a América del norte, tal vez hace unos 20.000 años, y de allí a América del Sur. En este derrotero, se considera que pueden haber extinguido por caza excesiva a poblaciones de grandes mamíferos que vivieron en aquella época. El proceso de hominización habría estado determinado por una transformación en el ambiente en el que vivían los ancestros comunes. En efecto, las condiciones ambientales del África de entonces habrían cambiado drásticamente, de tal modo que fue dividida en dos regiones bien diferenciadas: la parte Oeste se convirtió en una sabana con pocos árboles, periodos de sequía y menor disponibilidad de alimentos, a diferencia de la parte Este que continuó con bosques tropicales húmedos con Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



abundancia de comida. Así, se produce la primera divergencia de los linajes que llevan a los humanos y a los primates actuales, respectivamente. Este cambio ambiental fue el factor que definió una selección natural encauzando mutaciones al azar que favorecieran la supervivencia y la reproducción en este ambiente más hostil que acababa de formarse. Cinco tendencias definen el linaje que deriva en humanos, además de un aumento del tamaño corporal en general:

Visión aumentada El aumento de la visión es el resultado de la posición frontal de los ojos en la cabeza y del perfeccionamiento del aparato ocular que posibilita reconocer colores e intensidades diferentes de luz. Esta innovación facilitó la exploración del nuevo medio con mayor precisión y mayor poder de discriminación.

El bipedalismo El caminar en dos piernas es la condición conocida como bipedalismo. Esta forma de caminar es la consecuencia de que se produjeran mutaciones que modificaron la columna vertebral, la pelvis y diversos músculos, lo cual permitió la marcha erguida. Dado que se había reducido la cantidad de árboles en la sabana donde vivían los primates ancestros, el bipedalismo daba la oportunidad de explorar el medio con gran facilidad, ya que de ese modo podían recorrer largas distancias en busca de alimento que se encontraba mayormente en el suelo y en menor medida en las copas de los árboles. Al mismo tiempo, la posición erguida eleva sobre el piso los ojos del animal, lo cual le permite ver por encima de la vegetación herbácea tanto a predadores como a presas.




Figura 6. Comparación entre esqueletos de orangután y de hombre actual

El desarrollo de la mano El bipedalismo liberó la mano de la necesidad de apoyarse para caminar en cuatro patas como se muestra en la figura anterior. Con el tiempo, suceden modificaciones en sus huesos y músculos que permiten al pulgar ser oponible, es decir, puede tocar la punta de cada uno de los demás dedos y dan la posibilidad de hacer movimientos prensiles. Esto proporcionó a nuestros ancestros un enorme refinamiento en el uso de sus manos y los capacitó para hacer y usar herramientas, un rasgo distintivo del humano. En las secas áreas donde vivían, las principales reservas alimenticias eran subterráneas (raíces, bulbos, tubérculos) y podían ser explotadas por ellos con sus hábiles manos.

El aumento de la capacidad craneana Entre los primeros primates, la vida arborícola requirió cambios en el comportamiento, tanto reproductivo como social. En muchos linajes, los progenitores tenían menos crías a las que cuidaban más, desarrollando cuidado maternal intenso y un considerable periodo de aprendizaje para los descendientes. Se produjo entonces




una selección que favoreció el aumento del tamaño del cerebro y mayor complejidad en el comportamiento. Nuevos comportamientos promovieron nuevas conexiones neuronales, y a su vez, un cerebro con nuevas y más intrincadas conexiones neuronales favoreció nuevos comportamientos cada vez más complejos, y así sucesivamente en un proceso de retroalimentación. Entre las habilidades de comportamiento más relevantes, aparece el rico y diverso lenguaje humano con un gran componente simbólico para la comunicación, y surge la cultura, el proceso por el cual la suma de comportamientos sociales de un grupo se pasan de una generación a la siguiente por observación e imitación o bien por aprendizaje.

La reducción de la dentadura Hubo modificaciones en mandíbulas y dientes, la cual acompañó un cambio en la dieta: de insectos, hojas y frutos en primates, a una dieta omnívora en humanos. En nuestro linaje, los dientes disminuyen de tamaño y se vuelven todos de aproximadamente la misma longitud en tanto que la mandíbula adquiere forma arqueada (ver figura siguiente). En primates, los dientes tienen además una función de defensa, mientras que en humanos, las herramientas pasan a ser la principal defensa.

Figura 7. Comparación de monos, homínidos fósiles y hombres actuales




El impacto del hombre actual sobre la evolución de las especies Los agentes de la evolución están operando hoy como lo hicieran desde que la vida apareció en la Tierra. No obstante, en los breves años del tiempo histórico los hombres hemos producido impresionantes perturbaciones. En el pasado, hemos promovido la extinción de grandes vertebrados y en la actualidad hemos causado y estamos causando, tal vez, la mayor extinción conocida. Nuestro impacto indiscriminado se visualiza en varios frentes: caza y pesca de animales para comida o por placer, recolección de plantas para comida, indumentaria, vivienda, etcétera, destrucción de hábitats naturales para generar espacio para ciudades, rutas, diques, cultivos, cría de ganado, etcétera, modificaciones en el ambiente provocadas por el vertido de desechos tóxicos, material radiactivo, etcétera. Esta tendencia vertiginosa se acrecienta día a día con el incesante incremento de la población humana, estimada en 9.200 millones para el año 2050. Nuestro efecto en la evolución natural de las especies es irreversible y, en rigor, ya ha provocado la extinción de muchas y ha reducido catastróficamente la diversidad genética de poblaciones de incontables especies en todas las latitudes. Asimismo, hemos tomado a nuestro cargo la evolución de varias especies económicamente valiosas por medio de la selección artificial, muchas de las cuales ya no existen en estado silvestre, en tanto que recientes métodos moleculares nos han posibilitado la modificación genética de animales y vegetales. En suma, hoy los humanos nos hemos transformado en agentes evolutivos dominantes en la Tierra y, sin dudas, nuestra influencia afectará el futuro de la vida en el planeta.


Hemos recorrido la historia de la vida en la Tierra culminando con la aparición del hombre. Al final hemos señalado la influencia de este en el proceso evolutivo. Hemos visto en grandes líneas cómo evolucionó nuestra especie. Revise los conceptos dados y responda las siguientes actividades: 1. Elabore una línea jerárquica descendente, desde los reinos hasta la especie y ubique la especie humana actual. 2. ¿Qué características tendría en cuenta para diferenciar los Australopitecus, Homo erectus y Homo habilis? 3. Amplíe el tema analizado con aspectos de la evolución cultural de nuestros antepasados. Sobre la base de ella elabore un relato sobre la evolución del hombre desde el paleolítico inferior.




4. Diseñe una actividad para sus alumnos a partir del relato que elaboró. Indague de que tipo de actividad se trata con relación al momento del proceso en que la utlizará. 5. Lleve la actividad diseñada a la sección “Trabajos” de la plataforma de teleformación para que pueda ser útil a otros cursantes. Compare su actividad con otras que allí encuentre.

En la actividad anterior hemos realizado clasificaciones y comparaciones. Estos procesos tan típicos de la biología los puede trasladar al aula diseñando una actividad basada en una dramatización donde distintos alumnos podrían asumir un tipo de organismo y diferenciarse en función de algún patrón orgánico. Podría complementar agregando los registros fósiles, respecto de lo cual es interesante recordar la postura de los equilibrios puntuados. También puede retomar los aspectos de la evolución cultural y por ejemplo discutir sobre los rasgos culturales que distinguen a Homo erectus de Homo sapiens neanderthalensis ; o sobre la afirmación que hacen algunos antropólogos sobre que "los homínidos primitivos fueron inicialmente recolectores de alimentos y después depredadores". Estos temas son útiles para pensar en actividades interdisciplinarias con los profesores de geografía, historia y tecnología. Para un adolescente buscar fundamentos sobre su origen y llegar a analizar como él es parte de una especie que evoluciona y que a su vez actúa sobre la evolución de otras es un contenido actitudinal fundamental en biología.




Reinos / Dominios

¿Cuáles son los mayores linajes de la vida? Sobre la base de esta perspectiva histórica de la vida en la Tierra, se tratará de reconstruir las grandes relaciones evolutivas dentro de la inmensa diversidad de formas que adquirió la vida a partir de las primeras células. Esas relaciones se pueden plasmar como sus linajes más abarcativos, que corresponden al nivel sistemático de Reino. Desde la obsoleta división linneana de los seres vivos en dos Reinos (animal y vegetal), solo en 1969 se propuso un nuevo esquema de cinco Reinos, que reconoce los dos tipos distintos de células, los niveles unicelular o multicelular de los organismos, y su forma metabólica dominante en un sentido de complejidad organizativa, desde los organismos más primitivos en la base a los más avanzados hacia arriba, como se detalla en este cuadro:

PLANTAE (plantas) eucariotas pluricelulares autótrofos por fotosíntesis

FUNGI (hongos)

ANIMALIA (animales)

eucariotas pluricelulares,

eucariotas pluricelulares,

heterótrofos por absorción

heterótrofos por digestión

PROTISTA Eucariotas unicelulares MONERA (bacterias) Procariotas

Si bien no hay consenso general, este esquema fue superado por otros construidos sobre datos de los últimos 20 años. Los nuevos esquemas clasificatorios se basan en análisis de secuenciación de ADN y ARN a partir de los cuales se elaboraron árboles filogenéticos; por cuanto antecede, se los considera más concertados con la realidad. Modernamente, se reconocen tres linajes básicos en la vida, que representan otros tantos Dominios (un nivel taxonómico superior a Reino) como se observa en este árbol:



DOMINIO BACTERIA


DOMINIO

DOMINIO

ARCHAEA

EUKARYA

ancestro universal

El resultado de estos estudios puso en claro que los procariotas están constituidos por dos ramas muy distintas, cada una de las cuales sería un Dominio: Bacteria (con un único Reino donde están las Eubacterias) y Archaea (también con un único Reino donde se hallan las Arqueobacterias); ambos grupos difieren en múltiples caracteres estructurales, bioquímicos y fisiológicos, pero juegan un papel primordial en los ecosistemas como descomponedores y en el reciclaje de elementos químicos. A su vez, Archea comparte algunos caracteres con los eucariotas que constituyen la tercera rama: Eukarya, es decir que Archea y Eukarya tendrían ancestros comunes. En el cuadro que sigue se puntualizan las diferencias y semejanzas de los tres Dominios, destacándose en negrita el estado del carácter que es distinto en un Dominio particular: Característica Envoltura nuclear Orgánulos con membrana Peptidoglicano en pared celular Lípidos de la membrana Ribosomas ARN polimerasa Aminoácido iniciador de la síntesis de proteínas Operones Intrones Plásmidos Respuesta a los antibióticos estreptomicina y cloranfenicol

BACTERIA Ausente Ausente

ARCHAEA ausente ausente

EUKARYA Presente Presente

Presente

ausente

Ausente

no ramificados 70 S un tipo formilmetionina Presentes Ausentes Presentes inhiben crecimiento

ramificados 70 S varios tipos metionina presentes presentes en algunos genes presentes no inhiben crecimiento

no ramificados 80 S varios tipos metionina ausentes Presentes Muy infrecuentes no inhiben crecimiento




Los organismos del Dominio y Reino Bacteria abarcan a la mayoría de los procariotas. Tienen diversos modos de nutrición y metabolismo, y otros tantos linajes: fotoautótrofas (como las Cianobacterias), quimio-autótrofas, quimio-heterótrofas, parásitos intracelulares obligados, etcétera. Se trata de células muy simples y primitivas, pero tan bien adaptadas a diversas condiciones ambientales, que han sobrevivido desde su origen hasta nuestros días prácticamente sin muchas transformaciones y han superando las numerosas extinciones que han ocurrido en el tiempo geológico.

Figura 8. Árbol de la biodiversidad mostrando los tres dominios basado en secuenciación de genes

Cuando los biólogos estudiaron en detalle el genoma de los procariotas incluidos en el Dominio y Reino Archaea, detectaron que aproximadamente la mitad de sus genes son diferentes de los de cualquiera de los otros dos dominios. Esta cualidad, unida a las llamativas diferencias puestas de manifiesto en la Tabla anterior, pusieron en claro que son un grupo bien diferente de todos los demás. Estos procariotas habitan en ambientes increíbles de la Tierra en los cuales otros perecerían, habiéndose reconocido tres grupos principales: 1. Hipertermófilos: Estas bacterias viven, como su nombre lo indica, en ambientes extremadamente calientes, los cuales al mismo tiempo son ácidos. Las condiciones óptimas para su desarrollo oscilan en temperaturas entre los 60 y 80 º C, pudiendo soportar algunas especies hasta 100 º C. En relación con el nivel de acidez que soportan, el rango medio alcanza un pH de 2 a 3, habiéndose comprobado que pueden crecer en valores tan bajos como en pH 0,9. 2. Metanogénicos: Se encuentran entre los organismos estrictamente anaerobios. Tienen un metabolismo único, en el cual el hidrógeno es usado para reducir el dióxido de carbono en metano que es luego liberado a la atmósfera. Viven en pantanos, en el intestino de mamíferos o en el fondo marino volcánico a unos 110 º C. Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



3. Halófilos: Están adaptados para vivir exclusivamente en lugares muy salinos, como el Mar Muerto en Medio Oriente. Se los ha encontrado creciendo en lagos con un pH tan alto como 11.5, el medio más alcalino en el que un organismo puede vivir. Por último, en el Dominio Eukarya se incluye la descomunal variedad de organismos eucarióticos. Ellos comparten una historia evolutiva en común a partir de ancestros propios. Hoy son muy distintos, pero proceden del mismo linaje primigenio. Su subdivisión varía según la opinión de los autores, pero en todos se mantienen los tres clásicos Reinos de Plantae, Fungi y Animalia que comprenden los eucariotas pluricelulares más complejos. De los sistemas de clasificación recientes, elegimos el siguiente que reconoce un total de ocho Reinos. Estos esquemas son siempre provisionales, ya que cuanto más se sabe de los distintos grupos, más se los perfecciona. Lo importante es que cada grupo sistemático sea monofilético, es decir que todos sus integrantes provengan de un ancestro común y estén incluidos en ese grupo; esto indica que tienen una historia evolutiva en común.

Ancestro común


ANIMALIA

FUNGI

PLANTAE

RHODOP HYTA

STRAMEN OPILA

ALVEOLA TA

EUGLENO ZOA

ARCHAEZ OA

DOMINIO ARCHAEA

DOMINIO BACTERIA

DOMINIO EUKARYA




La clasificación en Reinos o Dominios merece una reflexión especial cuando se trata de trasladar al aula. No hay duda de que los docentes debemos conocer todas las propuestas, el punto es qué enseñamos. Si bien es una decisión que dependerá de los objetivos que establezcamos, el presentar una u otra tiene ciertas desventajas. Estrabou, Sosa y Crocco (1999) comentan al respecto: ...” La sistemática filogenética permite representar objetivamente el curso de la evolución de los diferentes grupos y bajo este concepto hay sistemas clasificatorios más explicativos que otros. Sin embargo, en el contexto aúlico y en el vínculo objeto – alumno cuando deseamos incursionar en la historia evolutiva de los organismos, debemos basarnos en aquellos caracteres de fácil accesibilidad para el alumno, capaces de ser observados, medidos, manejados, aprehendidos por el mismo. En este marco, las posibilidades de elección quedan restringidas a trabajar con aquellos sistemas que ponen énfasis en caracteres fácilmente distinguibles”. Tomando como referencia el texto anterior, responda: 1. ¿Qué sistema, Dominios o Reinos, permitirá al alumno mayor accesibilidad para observar, medir? ¿Por qué? 2. ¿Cuál es el mayor inconveniente que plantea el sistema de Dominio para enseñar en el aula? 3. ¿Cree usted importante que el alumno conozca todos los sistemas? ¿En qué se basaría? 4. Suponga que debe incluir este tema en su planificación. (Porque lo decidió así o por algún condicionante del contexto). Redacte los lineamientos generales sobre los cuales deberán basarse las actividades que utilizaría para llevar el tema al aula. 5. Elija algunos de sus compañeros de curso (sus direcciones de correo electrónico las encontrará en la sección “Usuarios” de la plataforma de teleformación) y envíeles sus ideas acerca de los puntos 1, 2, 3 y 4. Pídales que ellos les manden las suyas y un comentario sobre la que usted envió. Recuerde que el intercambio con sus pares enriquecerá su trabajo de alumno y luego su tarea docente.

Esta actividad le permitirá contrastar sus ideas con la de sus colegas y así reflexionar sobre si es pertinente o no incluir todo lo nuevo en la enseñanza, si contribuye o no a la alfabetización científica, hasta qué punto debemos o no seleccionar este tipo de contenidos. Nosotros, para su formación docente, creemos conveniente mostrarle las propuestas más actualizadas. Continuemos analizando esta clasificación.




En primer lugar, se detallan cinco grupos que abarcan organismos que estaban con anterioridad en Protista y que estudios recientes filogenéticos sugieren que serían Reinos por sí mismos. Se excluyen del análisis los Rizópodos (amebas), los Radiolarios y los Foraminíferos ya que se sabe poco de su filogenia, aunque se supone que representarían distintos linajes de eucariotas por lo que deberían ser grupos separados. Tampoco se incluye a los Mixomicetes, que son muy distintos de los Fungi y que probablemente estén evolutivamente relacionados con las amebas. Archaezoa: se trata de inusuales organismos unicelulares, como el parásito Giardia. El hecho de que este grupo carezca de mitocondrias o de cloroplastos indicaría que su divergencia evolutiva es anterior al evento endosimbiótico. Otras características singulares incluyen el hecho de que sus células poseen citoesqueleto muy simple y tienen dos núcleos haploides separados. Por estos rasgos, serían descendientes recientes de un linaje primitivo que se originó muy tempranamente, durante la transición de los procariotas a los eucariotas hace unos 2.000 millones de años, ya que son una suerte de estadio intermedio entre ambos. Euglenozoa: es un grupo monofilético que contiene los conocidos Flagelados, como Euglena, Tripanosoma y los coanoflagelados, que comprenden los parientes más cercanos de los animales. Son principalmente autótrofos pero hay también heterótrofos. Varios son parásitos y ocasionan muchas enfermedades en vertebrados, como la de Chagas (Tripanosoma cruzi), la enfermedad del sueño, la tricomoniasis (Trichomona vaginalis), etcétera. Alveolata: es otro grupo monofilético que incluye a los dinoflagelados (flagelados fotosintetizadores), los esporozoarios (parásitos de animales) y los ciliados (reconocibles por su movimiento producido por cilias, como Paramecium ). Todos tienen en común la presencia de pequeñas cavidades llamadas alvéolos por debajo de la superficie celular. Su función es desconocida pero podría estar en relación con estabilizar la superficie celular y regular su contenido de agua y de iones. Stramenopila: este grupo monofilético reúne a diversos organismos fotosintetizadores autótrofos del tipo alga y a algunos heterótrofos. Las algas engloban a las diatomeas (Bacillariophyta), algas doradas (Chrysophyta) y algas pardas (Phaeophyta), mientras que los heterótrofos contienen a un grupo de protistas llamado Oomycota que lo hacen por absorción, en el que se encuentran algunos tipos de roya que antes se ubicaban dentro de los hongos. Todos estos organismos, por diferentes que parezcan, tienen en común flagelos con pequeñísimas proyecciones que se conocen como stramenopila y proceden del mismo ancestro. Rhodophyta: las algas rojas están en este grupo monofilético, típico por no tener estadios flagelados en su desarrollo ya que los habrían perdido en su evolución. Muestran pigmentos fotosintetizadores especiales, sustancias de reserva exclusivas y ciclos biológicos particulares, todo lo cual las hace muy diferentes del resto de los Reinos.




Los linajes subsiguientes, incluyen a los tres Reinos de organismos multicelulares eucariotas complejos aceptados por todos los sistemáticos. Plantae: en este grupo, los autores se diferencian entre quienes incluyen las algas verdes (Chlorophyta) entre las plantas y quienes las ubican con las restantes algas. Ciertamente, las algas verdes son los ancestros de las plantas terrestres y, por ello, deberían integrar un grupo monofilético con ellas. En efecto, comparten el mismo tipo de pigmento fotosintetizador (clorofila a y b), su pared celular está compuesta por celulosa y la sustancia de reserva es el almidón, todos estos caracteres indican haber compartido los mismos ancestros y representan patrimonios genéticos comunes. A partir de estas algas verdes, surgen otras algas más avanzadas (Charophyta) y las plantas terrestres. El desafío evolutivo de los vegetales fue la conquista de la Tierra. El medio acuático difiere dramáticamente del terrestre y las plantas que colonizaron la tierra adquirieron varias modificaciones que les facilitaron sobrevivir fuera de la estabilidad del agua. Entre los caracteres indispensables se menciona una cubierta que impide la rápida desecación de las células, un sistema de soporte al suelo, un sistema de transporte de agua y minerales desde el suelo a la parte aérea, y mecanismos para la dispersión de las gametas y la progenie. Las plantas terrestres más simples son los musgos y las hepáticas (Bryophyta). Aunque en el transcurso de su evolución adquirieron algunas características que les permitieron colonizar la tierra, persistieron en ellas rasgos que no son muy favorables y por los que aún precisan vivir en ambientes húmedos. Por mutación y selección desarrollaron rizoides, para fijarse al suelo, y una cubierta que las recubre llamada cutícula que impide la desecación; como esta cutícula es impermeable, desarrollaron también estomas para hacer posible el intercambio gaseoso. Al carecer de un sistema vascular eficiente, no alcanzan un gran tamaño (su dimensión normal es de unos pocos centímetros) y crecen en densas matas en lugares muy húmedos. Como las algas, aún tienen gametas móviles, por lo que es necesario un ambiente muy húmedo para que se puedan movilizar. Aunque son primitivas, están muy bien adaptadas a los medios en los que viven y han estado en la Tierra por mucho tiempo sobreviviendo a muchas extinciones masivas. A partir de ancestros similares a estos vegetales, que tenían cutícula y estomas, habrían surgido en el Paleozoico las plantas vasculares o traqueófitas (Tracheophyta). En estas plantas, algunas células se modificaron por mutaciones lo que les permite conducir agua y solutos por su citoplasma; son las traqueidas, que han sido seleccionadas por su ventaja. Esta innovación fue capital para la colonización de ambientes terrestres y posibilitó un aumento del tamaño de las plantas ya que, además de su función vascular que facilita el transporte de agua a distancia, otorga rigidez. Este tipo de células es tan eficiente que aún persiste en las plantas actuales más evolucionadas.




Las primeras traqueófitas son del grupo de los helechos en general, los cuales tienen generaciones haploides y diploides independientes (gametofito y esporofito, respectivamente). El gametofito es de pequeño tamaño y carece de tejido vascular y las gametas son ciliadas o flageladas; por estas razones, estas plantas aún deben crecer en ambientes húmedos por lo menos en un estadio de su ciclo. Las más primitivas tienen esporofitos que producen un solo tipo de espora, pero las más avanzadas forman dos tipos de esporas (microsporas y megásporas). Esta característica llamada heterosporia apareció independientemente en varios linajes y tiene la ventaja de contribuir con mayor variabilidad en la descendencia: cada espora produce un gametofito y cada uno de ellos produce gametas masculinas y femeninas, respectivamente, hay mas variabilidad genética que cuando ambas gametas proceden del mismo gametofito, como sucede en los helechos homosporados. La mayor desventaja de su ciclo vital es que el cigoto debe comenzar a dividirse y formar el embrión inmediatamente después de que se haya producido, aunque las condiciones ambientales no sean óptimas en ese momento. Al principio carecían de raíces y de hojas y tenían un aspecto muy similar al de algas verdes. Se ha argumentado que las raíces pueden haber surgido como ramas aéreas que penetraron en el suelo y al crecer en un medio tan diferente, fueron sujetas a una selección diferente por mucho tiempo, y así la parte aérea y la parte subterránea divergieron en estructura y terminaron con muy distintas morfología externa e interna. Las hojas parecen haber aparecido de dos maneras diferentes: como esporangios estériles en las primeras hojas simples, o como ramas aplanadas y acortadas en las primeras hojas compuestas. En ambos casos, desarrollaron abundante tejido fotosintetizador. Hay varios grupos vivientes de helechos en general que conservan estas características, entre los que se encuentran Pterophyta (tipo helecho serrucho), Equisetophyta (tipo cola de caballo), Lycopodiophyta (tipo Selaginella). Las plantas con semilla son las que aparecieron más recientemente. Ellas, además de todas las ventajas de sus antecesores, adquirieron, por diversas mutaciones y selección de las mismas, varios caracteres significativos. En primer lugar, las gametas no poseen cilias o flagelos pues s e han independizado totalmente del agua, excepto en los grupos más primitivos de gimnospermas. En segundo lugar, las generaciones gametofíticas se reducen extremadamente: el gametofito masculino queda incluido en los granos de polen de fácil dispersión y el femenino dentro del óvulo. Por último, el cigoto se desarrolla brevemente y forma un embrión con las partes básicas de la planta el que queda protegido en el óvulo con material nutritivo. Puede entrar de este modo en un estado de reposo, aguardando las condiciones apropiadas para su crecimiento, una indudable ventaja evolutiva. De estos ancestros surgen primero los diversos grupos de gimnospermas, de los cuales sobreviven Coníferas, Ginkgophyta, Cycadophyta, entre otros, y posteriormente las angiospermas, que desde su gestación dominaron el orbe. Varios caracteres Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



ANGIOSPERMAS

GIMNOSPERMAS

PTERIDOFITAS

BRIOFITAS

CAROFITAS

CLOROFITAS

avanzados son responsables de su éxito: la existencia de doble fertilización y de novedosas células conductoras (los vasos), las variadas formas y estructuras florales que permitieron innumerables formas de polinización, y la protección de los óvulos en ovarios que luego se transforman en frutos para proteger las semillas. Dos grupos distintos surgen de las angiospermas: las monocotiledóneas y dicotiledóneas. El siguiente esquema resume la filogenia de las plantas:

Fungi. Son organismos heterótrofos que adquieren sus alimentos por absorción y tienen un importante papel en los ecosistemas como descomponedores, siendo saprofitos, parásitos o mutualistas. Muestran extensas superficies y rápido crecimiento para adaptarse a sus funciones de absorción. Estudios moleculares indican que están evolutivamente más relacionados con los animales que con las plantas. Entre los cuatro phyla que lo integran están los conocidos Basidiomicetes y los Ascomicetes. Animalia. Aunque el debate continúa, la mayoría de los sistemáticos opina que este Reino es monofilético lo que justifica su existencia como tal. El ancestro común a todos sería un protista flagelado colonial precámbrico que habría vivido hace unos 700 millones de años. A partir de él, se habrían originado los numerosos phyla que hoy lo constituyen, como se ilustra en el gráfico que sigue:


Curso de capacitación docente en Biología Genética y Evolución

CHRODATA

ECHINODERMATA

ARTHROPODA

ANNELIDA

MOLLUSCA


NEMATODA

PLATYHELMIENTHES

CNIDARIA

PORIFERA

Módulo II: Evolución

ANCESTRO PROTISTA

Un análisis de las tendencias evolutivas de este Reino aporta una base para entender esta filogenia. Los animales primitivos (Porifera y Cnidaria, donde están las esponjas y corales, respectivamente) tienen simetría radial. Este tipo es considerado también primitivo y se encuentra en animales que viven en el agua y están adaptados para interceptar alimentos que provengan de cualquier dirección. Los restantes phyla tienen simetría bilateral que les otorga un plan corporal con diversas regiones (anterior, posterior, dorsal, ventral). Los primeros animales que la tuvieron habrían sido reptadores con un extremo anterior en el que encontrarían primero el alimento y otros estímulos. Se supone que a partir de esta instancia, habría ocurrido selección para la cefalización en este extremo corporal. En este proceso evolutivo, la selección habría favorecido mutaciones que concentraron las estructuras sensoriales y nerviosas en la cabeza. La evolución conjunta de la bilateralidad y la cefalización resultó en pares de músculos, pares de estructuras sensoriales y pares de regiones cerebrales. Los animales más simples, con simetría radial, tienen un saco ciego en lugar de un intestino verdadero. Es una cavidad con una única abertura para tomar el alimento




y expeler los residuos. Estas cavidades digestivas fueron reemplazadas por intestinos, es decir sistemas semejantes a tubos, con una boca y un ano para separar las funciones. Son muy eficientes y permitieron la especialización de las funciones en diversos órganos, para ablandar los alimentos, digerirlos, excretarlos, etcétera. La evolución de estos sistemas facilitó el aumento del tamaño corporal, ya que los animales con sacos ciegos tienen un límite posible por la forma de alimentación. La existencia de una cavidad corporal (celoma) es la próxima innovación ventajosa. Los animales bilaterales más primitivos (Platelmintos o gusanos planos) no presentan una cavidad, son acelomados. Los nematodos, el phylum siguiente en complejidad, presentan una cavidad que es remanente de la cavidad corporal embrionaria (blastocele) y por ello se denominan acelomados. Por fin, todos los restantes phyla tienen verdadero celoma. El celoma tiene un tejido que lo envuelve conocido como peritoneo. Ambas estructuras tienen importancia en proporcionar lugar para que se desarrollen diversos órganos y mantenerlos en su sitio. Aquellos animales que desarrollaron celoma pudieron adquirir mayores dimensiones y mayor especialización y protección de los órganos internos. Finalmente, aparece la segmentación desde los moluscos en adelante. En estos animales, el cuerpo tiene unidades corporales repetidas. Ello permitió la evolución de los diferentes segmentos para diversas funciones, lo cual, por ejemplo, hizo posible la diferenciación del cuerpo en cabeza, tórax y abdomen. En los diversos segmentos, se pudieron desarrollar apéndices locomotores, como patas, alas, etcétera. Estos phyla más evolucionados se dividen en dos grupos, los Protostomados comparativamente más primitivos (moluscos, anélidos y artrópodos) y los Deuterostomados, más complejos (equinodermos y cordados). De los varios caracteres que los diferencian, hay uno que es evolutivamente significativo: el tipo de clivaje o división del cigoto en sus estadios de 8 células. Los protostomados tienen clivaje en forma espiralada, mientras que los deuterostomados lo tienen en forma radial. Más importante que la disposición de las células es el destino que tiene cada una de estas células. En el tipo espiral, el destino de las células está predeterminado a esta altura tan temprana, es decir cada una tiene ya definido qué tipo de células desarrollará. Al contrario, en el tipo radial, las células aún no están predeterminadas en su posterior desarrollo. Este tipo es evolutivamente más ventajoso, ya que ante un eventual deterioro de alguna de estas células, el cigoto aún podrá desarrollar un adulto normal, cosa que no ocurrirá en el tipo espiral.




Figura 9. Esquema de dos tipos de clivaje del huevo en celomados

Otro aspecto que merece destacarse es la simetría de los equinodermos, phylum donde se encuentran las estrellas de mar, los erizos, etcétera. Queda claro que son de tipo radial, aunque tienen características bilaterales y sus larvas también son bilaterales. Esto estaría indicando que sus antecesores eran de simetría bilateral, pero que este linaje, al readaptarse de la tierra a la vida marina y a su ambiente estable, volvió a desarrollar simetría radial en forma secundaria. Es un excelente ejemplo de un rasgo primitivo que vuelve a aparecer en un grupo, en general, comparativamente evolucionado.




Otras aproximaciones didácticas

Una tercera opción para jerarquizar los conceptos de genética y evolución El desarrollo de los temas de genética y evolución a lo largo de este módulo han puesto en juego un conjunto de procederes relacionados con el hacer y hablar ciencias. Si revisamos lo visto desde el capítulo uno hasta ahora veremos que hemos hecho análisis históricos, comparativos, causa-efecto, efecto-causa, sistémicos, hipotético-deductivos así como descripciones, explicaciones, argumentaciones y resolución de problemas. Todos estos procederes involucran conceptualizaciones, y puede visualizarse su organización y jerarquización desde mapas conceptuales, V de Gowin y diagramas. A continuación le ofrecemos un diagrama conceptual que integra todo lo visto en este módulo, pero con otro orden. Si usted recuerda, en el capítulo 5, el primero de este módulo II, cuando hablamos de jerarquización de los contenidos. ¿Los contenidos se formulan siempre igual? (archivo 5.2.2), comentamos que tal vez prefiera trabajar con otra jerarquía de los contenidos que la que le nosotros le presentamos. Ahora le proponemos una tercera alternativa partiendo desde el origen de la vida.




¿QUÉ ES LA VIDA?

Base molecular de la vida

Generación espontánea (Aristóteles) Origen de la vida

Hidrato de carbono Proteínas

Ácidos nucleicos

Origen de la vida en la Tierra

Cromosomas

Evolución química (caldo prebiótico)

Célula

Teoría de la biogénesis (Pasteur)

Historia de la Tierra

Primeras células Procariota Teoría de la endosimbiosis Eucariota

División celular

Org. multicelular

Mitosis

Diversidad

Dominio Adaptación

Reproducción sexual

Reinos Meiosis Variabilidad

Genética mendeliana

Genética poblaciones

Evolución

Fuerzas evolutivas

Macroevolución

Especiación




Debemos aclarar que un diagrama es una presentación particular de relaciones y jerarquizaciones conceptuales que pueden ser utilizadas por los docentes para explicitar decisiones relacionadas fundamentalmente con la selección y organización de contenidos. Como puede observar en el diagrama, tratar el tema de ¿Qué es la vida? requiere complementos conceptuales de otras disciplinas, por ejemplo de química (como se ve en el lado izquierdo del diagrama) y de geología (como hemos tratado la teoría de la tectónica de placas en el capítulo 6 con la evolución de la Tierra). También se requiere retomar temas de biología estudiados previamente, como teoría celular. Quizás en este momento usted pueda comprender mejor el por qué de la secuencia dada a través de todo el curso y dar su opinión sobre la propuesta del diagrama anterior, en el caso de que esté o haya estado desarrollando estos temas con sus alumnos.




Estrategias didácticas como recursos en la evaluación Continuando ahora con la revisión de lo visto en este módulo a partir del tema de la evaluación nos referiremos a las diferentes estrategias didácticas explicadas, usándolas en este caso para evaluar conceptos, procesos o actitudes.

El análisis histórico: una estrategia reguladora Desde la perspectiva de la evaluación podemos dar al análisis histórico del cual hemos hablado un sentido más amplio, como estrategia reguladora del aprendizaje. Como vimos, la evaluación diagnóstica o inicial que requiere una ubicación histórica nos proporciona información sobre el punto de partida y concepciones de los alumnos. Por ejemplo, si les preguntáramos cómo creen ellos que fue el origen de la vida podríamos identificar sus ideas previas. Además, ahora ya tenemos elementos para analizarlas en función de su origen, si es cultural, social o escolar, así como en función de su nivel de complejidad. De esta forma, contamos con más información para trabajar con ellas y jerarquizarlas en función de lo que la ciencia aporta a estas explicaciones. Pero para que formen parte del proceso de enseñanza aprendizaje debemos retomarlas y valorarlas. Es decir ver, y hacerle ver al alumno, en qué medida las va analizando, reflexiona sobre ellas, las compara con las iniciales, con las de otros compañeros y con los conceptos enseñados. Seguramente en sus clases se encontrará con diversidad de posturas, nos podemos preguntar si vale el consenso en estos temas. Creemos que en las posiciones personales no, aunque sí debemos generar un acuerdo teórico y presentar una posición. Una vez dado el tema evolución o durante su desarrollo -haciendo cortes parciales- y, a través de una evaluación formativa, podemos solicitarle a los alumnos que reelaboren la secuencia histórica. Esto puede ser útil para valorar las conceptualizaciones y sus relaciones lógicas. También podemos indicarles que analicen cuál es el contexto que permitió darle sentido a una determinada afirmación o hipótesis y su opinión sobre esta relación contexto-afirmación. En este caso, se puede tener algún indicador de la visión de ciencia del alumno. Otro elemento del análisis histórico que puede ser incluido en la evaluación, son las discusiones de algunos hechos polémicos -por el contexto social en que ocurrieron, por su relación con el alcance social o tecnológico que lograron-. A partir de aquí, se puede valorar la posibilidad que tiene el alumno de dar una opinión fundada o elaborar un argumento si fuese necesario.




Hacer y comparar mapas conceptuales Los mapas conceptuales también pueden ser usados como elemento de evaluación, siempre que le hayamos enseñado a los alumnos a hacerlos y que tengamos en cuenta que no existe un mapa conceptual correcto y único. Lo que se ve en ellos son jerarquías de relaciones. El problema es qué evaluamos y cómo los interpretamos. Lo que fundamentalmente se valora de ellos es: a) La organización jerárquica de los contenidos, es decir que se organice desde los más inclusores, hasta los más específicos, como los hechos o datos. Se pueden observar las relaciones entre los distintos niveles del contenido (hecho, concepto, principios, leyes y teorías), qué conceptos el alumno considera relevantes o cómo los ordena. b) Las diferenciaciones progresivas de los conceptos, los vínculos proposicionales, las reconciliaciones integradoras (vínculos conceptuales) que se establecen entre ellos. A medida que los alumnos puedan constituir nuevas relaciones serán más completos los significados que se construyen. Es decir, podemos ver desde la forma en que subordina y relaciona los conceptos, hasta la reorganización cognitiva en un momento dado. Una forma interesante de usar los mapas es pedirle a los alumnos que los conserven o los vayan completando y corrigiendo a medida que avanzan en el estudio del tema. Para los docentes es una manera de diagnosticar la comprensión de los significados, de visualizar las redes semánticas construidas por los alumnos y si a los términos se les está dando el significado esperado. Se convierten así en un motivo de interacción dialógica. Una manera de solicitarles que lo elaboren, es darle una lista de términos para que los relacionen, otra, es que lo hagan a partir de un texto o simplemente indicándoles un concepto inclusor. El parámetro de corrección de lo que hicieron puede ser el juicio del profesor, la comparación con los de otros compañeros o el análisis de la evolución del propio. En mapas conceptuales elaborados por alumnos, podemos encontrar problemas relacionados con: •

un alumno solo puede listar temas

•

puede subordinarlos mal

•

puede relacionarlos mal

•

puede omitir conceptos



•


puede no encontrar el concepto inclusor y otorgarles a todos los conceptos el mismo nivel.

A continuación, un ejemplo de un mapa elaborado por alumnos sobre célula y división celular.

Como usted podrá observar en este mapa, los problemas son: •

no establece relaciones entre los distintos conceptos, es más bien un diagrama dicotómico.

•

separa células procariota de eucariota y no relaciona a ésta última con núcleo.

•

no relaciona ADN, cromosomas con mitosis y meiosis.

•

considera a la reproducción sexual de la célula a través de la meiosis.

Evaluar la organización y los distintos tipos de contenidos con la V de Gowin La aplicación de la V de Gowin para evaluar es un indicador de la organización de los aspectos conceptuales, procedimentales y actitudinales que el alumno comprendió. Su fuente de análisis puede provenir de una investigación particular hecha en un laboratorio, la historia de un proceso de investigación, o el informe sobre dicha investigación.




Lo que se valora a partir de su construcción es la jerarquización del marco conceptual desde las observaciones hasta las teorías y del marco procedimental desde los datos a las proposiciones. Para que los alumnos puedan construirla deberían poder responder diez preguntas centrales, dadas por Gowin y Novak (1984): 1. ¿Qué acontecimientos y objetos se observan? 2. ¿Qué registros o transformación de los registros se llevaron a cabo? 3. ¿Cuál(es) era(n) la(s) pregunta(s) central(es)? 4. ¿Qué conceptos o principios relevantes se citaban o se daban por supuestos? 5. ¿Se recogían en los registros de una forma válida, los principales aspectos de los acontecimientos y/o objetos que se observaban? 6. ¿Se formulaban, se daban por supuesto, o se ignoraban principios relevantes? 7. En el caso de que hubiera alguna, ¿qué teoría se formulaba o se daba por supuesta en la investigación? 8. ¿Se hace un esfuerzo consciente y deliberado para vincular los conceptos y los principios con (a) los acontecimientos y objetos observados, (b) los registros, (c) las transformaciones efectuadas sobre los registros, y (d) las afirmaciones sobre conocimientos. 9. ¿Se formulaban juicios de valor? Si es así, ¿eran congruentes con las afirmaciones sobre conocimientos? 10. ¿Había una pregunta central más apropiada? ¿Respondían los resultados a la pregunta central distinta de aquella que había establecido? Por ejemplo, si usted quiere trabajar con estas preguntas puede buscarle una respuesta a partir de la V confeccionada en el capítulo anterior. Seguramente pensará que es una tarea complicada para que realicen sus alumnos y tendrá razón. Pero en el nivel polimodal es conveniente establecer las relaciones que indica este instrumento. Algunos posibles errores que podrían cometer los alumnos serían: no identificar la pregunta central, no establecer relación entre las hipótesis y los conceptos que las sustentan o no saber en el marco de qué teoría están trabajando. Recuerde que no es necesario completar todas sus partes. Si aplica la V a un trabajo de laboratorio, los niveles superiores no formarán parte de dicho práctico y solo llegará a definir los principios teóricos desde donde parte.

Analizar la forma en que se resuelven los problemas Otra forma de evaluar es analizando la forma en que se resuelven los problemas y así apreciar cómo hacen ciencia los alumnos y cómo los docentes creamos situaciones apropiadas para ello.




Para este tema le ofrecemos las principales preguntas de un instrumento de regulación de la propia acción docente elaborado por Gil Pérez y Martínez Torregrosa (1999). La secuencia de preguntas que ellos ofrecen para la reflexión son: •

¿Se proponen situaciones problemáticas abiertas (con objeto de que los estudiantes puedan tomar decisiones para precisarlas) de nivel de dificultad adecuado?

•

¿Se favorece la reflexión sobre la relevancia y el posible interés de las situaciones propuestas, que dé sentido a su estudio (considerando su relación con el programa general de trabajo adoptado, las posibles implicaciones CTS, etcétera) y ayude a que los estudiantes se apropien del problema?

•

¿Se presta atención, en general, a potenciar las actitudes positivas y a que el trabajo se realice en un clima próximo a lo que es una investigación colectiva (situación en la que las opiniones, intereses, etcétera de cada individuo cuentan) y no en un clima de sometimiento a tareas impuestas por un profesor "capataz"? ¿Se procura evitar toda discriminación?

•

¿Se plantean análisis cualitativos, significativos, que ayuden a comprender y a acomodar las situaciones planteadas (a la luz de los conocimientos disponibles, el interés del problema, etcétera) y a formular preguntas operativas sobre lo que se busca?

•

¿Se plantea la emisión de hipótesis, fundamentadas en el conocimiento disponible, susceptible de focalizar y orientar el tratamiento de las situaciones y de hacer explícitas, fundamentalmente, las preconcepciones de los estudiantes? ¿Se presta atención, en este sentido, a la actualización de los conocimientos que constituyen prerrequisitos para el estudio emprendido?

•

¿Se plantea la elaboración de estrategias (en plural) para la puesta a prueba de las hipótesis, incluyendo, en su caso, diseños experimentales, sin caer en proponer las típicas recetas para la realización del trabajo experimental? ¿Se pide la evaluación crítica de distintos diseños?

•

¿Se plantea el análisis detenido de los resultados, a la luz del cuerpo de conocimientos disponibles, de las hipótesis manejadas, y/o de los resultados de otros autores?

•

¿Se plantea alguna reflexión sobre el posible conflicto entre algunos resultados y las concepciones iniciales?

•

¿Se favorece la autorregulación del trabajo de los alumnos, su capacidad para reorientarlo? ¿Se promueve que los estudiantes cotejen su evolución conceptual y metodológica con la experimentada históricamente por la comunidad científica?




•

¿Se plantea la consideración de posibles perspectivas del trabajo?

•

¿Se pide un esfuerzo de integración o la construcción de una síntesis, mapas conceptuales, etcétera que pongan en relación conocimientos diversos?

•

¿Se presta la debida atención a la comunicación? ¿Se plantea la elaboración de memorias científicas, que recapitulen el trabajo realizado, así como de un informe? ¿Se pide la lectura y comentario crítico de los textos científicos? ¿Se presta atención a la verbalización?

•

¿Se potencia la dimensión colectiva del trabajo científico organizando equipos de trabajo y facilitando la interacción entre los equipos y la comunidad científica (representada por los textos o el profesor como experto)?

•

¿Se muestra el cuerpo de conocimientos disponibles como la cristalización del trabajo realizado por la comunidad científica y la expresión del consenso alcanzado en el grupo? ¿Se permite o potencia el manejo funcional del cuerpo de conocimientos, sin memorización irracional? ¿Se presta atención a que los prerrequistos no se conviertan en obstáculo para la propuesta?


A lo largo de los dos módulos de este curso, usted ha resuelto una variedad de actividades de desarrollo y autoevaluación. También hemos sugerido algunas actividades para sus alumnos, y le hemos pedido que usted las haga y/o analice. El objetivo de esta actividad es hacer un análisis comparativo de todas las actividades desarrolladas en el trayecto a la luz de una evaluación del proceso seguido. Recuerde que dispone de los archivos del módulo I en la página principal de la plataforma de teleformación. 1. Complete el cuadro que le presentamos a continuación. 2. Analice las frecuencias de actividades en cada criterio de análisis y elabore una explicación del resultado. Por ejemplo, puede encontrar una tendencia a evaluar compresión de conceptos en las actividades de autoevaluación. O ver que algunos tipos de objetivos son más comunes en determinados capítulos por las características del tema. 3. Para hacer más completo el análisis podríamos preguntarnos ¿qué tipo de instrumento hemos usado en cada caso pregunta directa, mapa conceptual, V de Gowin, otro? 4. Intercambie su resolución del cuadro con algunos de sus compañeros del curso cuyas direcciones de correo tiene en la sección “Usuarios” de la plataforma de teleformación.




Cap. Activ.

Criterio de análisis Evalúa Conceptos Datos

CCap.1 AAct.7

X

PProcessos

Sirve como Diagnóstico

X

Formativa

Sumativa

Su Objetivo es Conocer Recordar

Comprender Relacionar

Elaborar juicio

Aplicar a otro context o

Metacognición

X

Si usted hiciera lo mismo que en esta actividad para reflexionar sobre el proceso de enseñanza y aprendizaje en sus clases, le serviría para analizar la diversidad de situaciones, la metodología de enseñanza que subyace, las ausencias de determinadas estrategias, el énfasis en el tipo de contenido que evalúa, la secuencia y gradualidad de las actividades, la continuidad entre las actividades de desarrollo y el diagnóstico, la evaluación formativa y la sumativa, entre otras.


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Ootro



Cómo evaluar nuestro proceder docente Como vimos, también debemos evaluar nuestro proceder. ¿Qué preguntas nos podemos hacer para regular nuestra práctica? A continuación le acercamos algunas ideas (De Longhi e Iparraguirre, 2000): 1. El primer paso es tomar conciencia de que somos profesores de ciencias experimentales, en este sentido nos podemos preguntar ¿Cómo describiríamos, en términos generales una clase de ciencias? ¿En qué se diferencia nuestra clase de otra que no es del área de ciencias experimentales? 2. Aquí es importante que reflexione sobre las características particulares que conlleva la enseñanza de la biología. Si un alumno por ejemplo, en esta materia está todo el tiempo haciendo resúmenes de libros, (identificando la idea principal y secundaria), para contestar un cuestionario, nos podríamos preguntar si esa clase es de lengua o de ciencia. 3. A lo largo de este módulo hemos dado los elementos fundamentales para conformar una clase de ciencias. Puede tomarlos como referencia para hacer este análisis reflexivo. 4. Luego podemos revisar lo que diseñamos y cómo lo hicimos. Es decir analizar lo que usted habitualmente hace antes de dar la clase sobre un tema. Seguramente planifica objetivos, contenidos, actividades, metodología y formas de evaluación ¿Lo hace bajo una estructura de unidad didáctica? ¿Cuál de los elementos que planifica usted prioriza?, ¿contenidos, procedimientos, objetivos, otro? ¿Cómo establece las relaciones entre los diferentes elementos del currículo? ¿Qué grado de flexibilidad da a la propuesta, de tal forma que permita atender los imprevistos u otros intereses de los alumnos? ¿En qué se diferencia su clase de lo que propone el libro? ¿Qué condiciones hacen que cambie lo que tenía previsto dar? 5. La idea del módulo didáctico que estamos presentando es diseñar UD que atiendan a la diversidad de alumnos y que por lo tanto sean flexibles. Esto implica contar con variedad de propuestas a los fines de poder cambiar la UD y adecuarla a los alumnos de ese año. 6. Respecto al desarrollo de cada tema específicamente podemos analizar: ¿Qué dio del tema? ¿Por qué? ¿Hasta dónde quiso que sepan los alumnos sobre el tema, qué nivel de conceptualización intentó que lograran? ¿Qué otros aprendizajes esperaba que se lograran sobre este tema? ¿Cuáles fueron las principales dificultades para su desarrollo durante las clases? ¿Cómo los jerarquizó? ¿Cómo iba manteniendo el patrón temático a lo largo de todo el desarrollo? ¿Qué aspecto de él iba legitimando? 7. En cuanto a las actividades las preguntas fundamentales serían: ¿Qué actividades específicas propuso para desarrollar un tema? ¿Qué criterios utilizó Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



para seleccionarlas e ir secuenciándolas? ¿Cuál es el tipo de actividad que más resultado le dio y por ello prefirió promover? ¿Cómo reguló los tiempos para cada actividad? ¿Qué hizo cuando demoró más de lo previsto? ¿Qué recorte realizó? ¿Las actividades que implementó le permitieron discutir con los alumnos conceptos fundamentales, realizar tareas tanto individuales como grupales, desarrollar en los alumnos procesos de razonamiento diferentes? ¿Cuáles? 8. Las ideas previas es uno de los pilares en la construcción del conocimiento, es bueno reflexionar sobre los siguientes interrogantes: ¿Qué hace con ellas en sus clases? ¿Tuvo en cuenta el conocimiento de sentido común o cotidiano de los alumnos? ¿Cómo hizo para retomarlos, trabajarlos y/o superarlos? Cuando se trabajó en el aula sobre los nuevos conocimientos (correspondientes a un tema) ¿cuáles fueron los principales procesos de razonamiento promovidos? 9. La legitimación del conocimiento es otra de las funciones específicas de la docencia, es decir, dejar en claro cuál es el conocimiento más correcto y el que deben aprender los alumnos, así como el que será motivo de la evaluación. Si analizamos nuestras intervenciones veremos que de alguna forma lo hacemos en cada clase. Nos podemos preguntar aquí: cuando usted quiso legitimar o mostrar cuál era el conocimiento válido sobre este tema (el que debían estudiar y aprender los alumnos), ¿cómo lo hizo? ¿Controló el progreso del grupo a nivel de la comprensión de los conceptos? A nivel de la realización de las actividades, ¿cómo lo hizo? ¿Surgieron niveles de elaboración diferentes a los que usted esperaba? ¿Los admitió? ¿Cómo lo hizo? ¿Hizo integraciones o recapitulaciones parciales? ¿En qué consistieron? ¿Se conformó con el nivel de análisis al que se llegó en la clase o le pidió que completen de alguna manera? ¿Cómo lo hizo? 10. También rescatamos que la comunicación era uno de los andamiajes fundamentales que da el docente y que lo ubican como un mediador en el proceso de enseñanza- aprendizaje. En este sentido le podemos preguntar si: prevé de alguna manera la interacción verbal que tendrá con los alumnos. ¿Cómo lo haría? 11. Desde los diferentes modelos didácticos analizados, en el marco del constructivo, el diálogo era un componente esencial para guiar a los alumnos, generar interacción entre ellos y favorecer una construcción compartida de los conocimientos. Pensando en la conversación con los alumnos, durante el desarrollo de las clases nos deberíamos preguntar si admitimos opiniones divergentes. ¿Qué hacemos con ellas? ¿Consideramos importante establecer una coherencia entre las ideas que surgieron en la clase? ¿Por qué? ¿Discutimos con los alumnos los significados que surgieron en las clases, cómo lo hacemos? ¿Cuáles son las principales dificultades que encontramos para dialogar con los alumnos respecto de un tema? ¿Lenguaje? ¿Interés? ¿Cómo intentamos resolverlos? ¿Interviene todo el curso o parte de él?




¿Intervienen para argumentar sus ideas o puntos de vista, para buscar explicaciones alternativas cuando es necesario o para manifestar su opinión? Cuando enseña un tema, ¿cuáles son los tipos de intervenciones que utiliza? •

Controlar lo que el alumno sabe

•

Indagar si comprendió

•

Analizar la interpretación de los alumnos

•

Motivar la participación

•

Estimular el planteo de interrogantes por parte de los alumnos

•

Explicar el tema nuevo

•

Reubicar lo que el alumno sabía

•

Discutir el significado

•

Invitar a la réplica o desacuerdo

•

Generar conflicto con las ideas previas

•

Solicitar argumentaciones

•

Aclarar dudas

•

Promover el análisis de los procesos seguidos por los alumnos en la secuencia de construcción conceptual o procedimental (metacognitivos)

Hay casos donde utilizó alguno de estos tipos de intervención con más frecuencia, ¿cuáles cree que es conviene privilegiar? Después del análisis que le provocaron los numerosos interrogantes anteriores solo nos queda por aclarar un punto importante. Cuando uno hace una propuesta didáctica en el marco de un PEI muchas veces deseamos que sea una propuesta innovadora. Para que esto ocurra: •

Se debe originar en un problema, para darle solución debemos modificar la forma habitual en que damos clase. Por ejemplo, podemos preguntarnos ¿por qué habitualmente los temas de genética y evolución solo se aprenden como una historia?

•

La respuesta a dicho problema genera un cambio en la clase o en el área. Podemos suponer la necesidad de cambiar la metodología general de la materia. Por ejemplo, en el caso de genética y evolución imprimirle un eje histórico evolutivo al desarrollo de todos los temas o uno relacionado con la problemática CTS.

•

Para fundamentar la propuesta debemos recurrir a un marco teórico, buscar experiencias similares, analizar el contexto donde lo aplicaremos, entre otras opciones.




•

Luego se plantea una hipótesis referida a la posible ocurrencia de la implementación de este cambio en las diferentes variables didácticas. Por ejemplo, podríamos afirmar que si trabajamos a partir de un eje histórico y evolutivo los temas de genética y evolución, se favorecerá la comprensión de los temas, los alumnos lograrán mejores conceptualizaciones, les será más incentivador, alcanzaremos a desarrollar todos los temas, nos dará oportunidad para variedad de actividades, tendremos bibliografía a dónde recurrir, entre otras ventajas.

•

A partir de la hipótesis se desarrollan acciones que generan el cambio y un orden entre ellas. Siguiendo con el ejemplo anterior, habrá que hacer un diseño de las clases con una secuenciación y organización de contenidos y actividades coherentes con el eje elegido. Al implementarlas se puede iniciar la propuesta compartiendo con los alumnos los objetivos de la misma, durante el desarrollo realizar diálogos que favorezcan el análisis histórico, la elaboración de conjeturas, argumentaciones, explicaciones y relaciones causales. Del mismo modo puede ajustarse la evaluación a la modificación metodológica realizada, solo por mencionar algunas acciones.

•

Paralelamente debemos determinar qué registro y cómo lo hago. Es decir, elegir los indicadores que darán datos para que al interpretarlos pueda decir si el cambio ocurrió o no. En nuestro ejemplo podríamos armar una secuencia de preguntas (entrevista que nos autoadministramos o nos la hace un colega) como las que le ofrecimos antes e ir respondiéndolas periódicamente. Podemos completar esta información con alguna escala que usamos para tomar datos de cómo se resuelven las actividades. A su vez se puede relacionar lo anterior con el rendimiento de los alumnos, su participación, sus notas, sus carpetas.

•

Por último, se debe reflexionar para comprobar si el cambio implementado resolvió el problema. Si esto no ocurrió se busca otra solución y el proceso comienza nuevamente.

Debemos tener en claro que una innovación no es una investigación educativa, ya que esta en su sentido estricto produce un nuevo conocimiento y no tiene por qué producir un cambio en el sistema. No obstante para algún grupo de investigadores la implementación de una innovación puede ser motivo de investigación, pero este no es el caso de un docente de escuela, cuya función principal es provocar la mejor interacción y transposición de conocimientos posible para que los alumnos aprendan. A lo largo de todo este módulo y el anterior hemos usado información originada en investigaciones de didáctica de las ciencias, publicadas en artículos y libros. Hemos llamado “Aproximaciones didácticas” a la primera parte de cada capítulo porque es allí donde volcamos los primeros y principales fundamentos de la didáctica. En cambio Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



la última, la denominamos “Más aportaciones didácticas” ya que allí seguimos proporcionando fundamentos de la didáctica y, en lo posible, hemos trasladado los análisis a los temas concretos del capítulo; para esto último, como dijimos, hay muy pocos aspectos probados desde la investigación. No obstante hay innovaciones realizadas en otros contextos que muchas veces nos han servido de ejemplo.

Pero sí debemos generar innovaciones debemos estar convencidos de que cada propuesta de aula es una hipótesis de trabajo.

Ahora lo invitamos a proseguir con las “Actividades de autoevaluación” (archivo 7.4.1) para ir terminando con las tareas que requiere la evaluación de su trabajo en este módulo II. Pero antes, como vinimos haciendo en cada cierre parcial, terminamos con unas frases para reflexionar:

No tener flexibilidad para cambiar es una tragedia en sí misma. Y tener mucha flexibilidad y no apoyarse en nada, es también una tragedia.

Yoghi Bhajan Con el tiempo, lo imposible se vuelve posible; lo posible, probable, y lo probable, virtualmente cierto.

George Wald





AC T I V I D AD D E I N T E G R AC I O N N ° 4 4

Esta actividad implica procesos de reflexión y análisis que permiten una productiva integración y cierre del módulo II y del curso Genética y Evolución. 1. Para finalizar y llevar a la práctica este análisis le pedimos que consiga clases sobre genética y evolución, pueden ser suyas o de otros compañeros. Realice relatos escritos de dichas clases, lo más minuciosos posibles. 2. Revise las descripciones de las clases que consiguió a la luz de las preguntas que aparecen en los puntos 1 a 7 que se encuentran bajo el título “Cómo evaluar nuestro proceder docente” (archivo 7.3.3). 3. Señale cuáles cambios les incluiría. Justifíque esos cambios sobre la base del marco teórico analizado a lo largo de todo el curso Genética y Evolución. 4. Elabore para alguna de esas clases una actividad (si ya no lo hizo) cuyas consignas sirvan para trabajar los aspectos involucrados en el tema de la relevancia actual de la biología evolutiva. 5. Envíen las resoluciones de los puntos 1, 2 y 3 a su tutor por correo electrónico, para que él haga una evaluación de las mismas.






Complete el siguiente cuadro referido a los diferentes momentos de la evaluación. Responda a las preguntas que hay en su interior. ANTES

DURANTE

DESPUÉS

De la enseñanza

La enseñanza

de la enseñanza

Tipo:................

Tipo:................

Tipo:................

¿Qué evaluar

¿Para qué se toma?

¿Por qué no solo ella?

¿Quiénes la hacen?

¿Cómo recoger la

inicialmente y para qué? ¿Cómo recoger la información y analizarla? ¿Qué hacer con los

información y analizarla? ¿Qué favorece?

resultados del diagnóstico?

¿Qué hacer con los resultados?

¿Cómo recoger la información

-

y analizarla?


En la evolución de plantas y animales aparecen una serie de características adaptativas. Al respecto, complete los siguientes cuadros sobre tendencias evolutivas en plantas y animales colocando cuál fue la característica y cuál fue la ventaja de su aparición. A modo de ejemplo le damos una característica.




Tendencias evolutivas en animales Característica

Ventaja

1. Celoma

Mayor desarrollo y protección de los órganos

internos,

movilidad

de

algunos

sistemas: digestivos, circulatorio.

Tendencias en plantas Característica

Ventaja




Clave de respuestas

« « ANTES De la enseñanza Diagnóstica ¿Qué evaluar inicialmente y para qué? Conocimientos ya adquiridos. Experiencias personales. Actitudes y hábitos. Razonamientos y estrategias. Representaciones, ideas previas. ¿Cómo recoger la información y analizarla? A través de actividades con el apoyo de instrumentos. Entrevistas, mapas conceptuales, diálogos, principalmente. ¿Qué hacer con los resultados del diagnóstico? Adecuar la planificación a los alumnos. Hacer que los estudiantes tomen conciencia de su punto de partida.

AC T I V I D AD N º 1 DURANTE la enseñanza Formativa ¿Para qué se toma? Para hacer una regulación continua de los aprendizajes. Para adecuación de la enseñanza. ¿Quiénes la hacen? Docente. Cada alumno (autonomía para ir creando un sistema personal de aprendizaje). Alumnos entre sí (mutua). ¿Qué favorece? La comunicación y la negociación de significados. El contrato pedagógico. ¿Cómo recoger la información y analizarla? A través de actividades con el apoyo de instrumentos. Resolución de problemas, trabajos de laboratorio, informes, V de Gowin, mapas, legitimación en el diálogo, entre otras.

DESPUÉS de la enseñanza Sumativa ¿Por qué no solo ella? Porque el tiempo de enseñanza no coincide con el de aprendizaje. Porque el aprendizaje significativo es el que se mantiene. ¿Cómo recoger la información y analizarla? A través de actividades con el apoyo de instrumentos. En este caso pueden ser preguntas, diagramas, problemas, argumentaciones, etcétera. ¿Qué hacer con los resultados? Acreditar. Regular el proceso. El alumno podrá incluirlos en su proceso de metacognición.



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Tendencias en animales Característica 1) Simetría bilateral 2) Cefalización

3) Celoma 4) Metamerización 5) Desarrollo embrionario: clivaje radial

Ventaja Diferenciación extremo anterior, posterior, movilidad hacia una dirección, concentración sistema sensorial en la parte anterior. Concentración estructuras sensoriales en la parte anterior, mayor protección, coordinación movimiento, para la búsqueda del alimento. Mayor desarrollo y protección de los órganos internos, movilidad de algunos sistemas: digestivo, circulatorio. Mayor especialización de distintos segmentos del cuerpo: cabeza, tórax. Abdomen, desarrollo locomoción. Ante un eventual deterioro de alguna célula embrionaria, el cigoto aún podrá desarrollar un adulto normal, cosa que no ocurrirá en el tipo espiral.

Tendencias en plantas Característica 1) Sistema conductores 2) Heterosporia

3) Semilla

4) Reducción del gametófito

Ventajas Permite conducción de agua y soluto, sobrevivir en ambiente aeroterrestre, otorga rigidez permitiendo mayor desarrollo. Contribuye a una mayor variabilidad en la descendencia: cada espora produce un gametófito y cada uno de ellos produce gametas masculinas y femeninas, respectivamente. Protección del embrión, permite permanecer en estado de reposo hasta que las condiciones ambientales sean favorables para su germinación. Se incorpora al grano de polen que permite su dispersión.




Bibliografía

Bibliografía didáctica Bixio, C., Enseñar a aprender. Rosario, Homo Sapiens, 1999. Del Carmen, L. (coord.), Cuadernos de formación de profesores; Educación secundaria. Barcelona, ICE/HORSORI, Universidad de Barcelona. 1997. De Longhi, A. e Iparraguirre, L., (dir.), Informe Proyecto Educación en Ciencias experimentales: la interacción en el proceso de enseñanza. Cod. 05/B 181, SECYTUNC, Córdoba, 2000. Gil Pérez, D. y Martínez Torregrosa, J., ¿Cómo evaluar si se hace ciencia en el aula?, Alambique, N° 20, pp. 17-27, Barcelona, 1999. Gimeno Sacristán, J. y Pérez Gómez, A., La Enseñanza, su Teoría y su Práctica. Madrid, AKAL, 1989. Gowin, D. y Novak, J., Aprendiendo a aprender. Barcelona, Ed. Martínez Roca, 1984. Meaños, Z. P. de, Hacia la profesionalización del docente. Bs. As., El Ateneo, 1995. Stenhouse, L., La investigación como base de la enseñanza. Madrid, Morata, 1987. Wittrock, M., La investigación de la Enseñanza I, II, III. Bs. As., Paidós, 1990. Wood, P. La escuela por dentro. Bs. As., Paidós, 1987.

Bibliografía disciplinar Curtis, H. & N. S. Barnes, Biología. México, Interamericana, 2000. Erickson, J., La vida en la Tierra, origen y evolución. Madrid, McGraw Hill, 1992. Estrabou, C., Sosa, C. y Crocco, L., En el Dominio de los Reinos. Revista de Educación en Biología 2 (2): 38 –41, Córdoba, 1999. Futuyma, D.J., Evolutionary Biology. Sunderland, Massachusetts, 3er ed. Sinauer Assoc., 1997. Grant, V., Organismic Evolution. San Francisco, Ed. W. H. Freeman, 1977. Harris, C.L., Evolución. Génesis y revelaciones. Madrid, Blume, 1985. Leakey, R. & R. Lewin, Nuestros orígenes. En busca de lo que nos hace humanos. Barcelona, Crítica, 1998. Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.



Puves, W.K., Orians, G.H., Heller H.C. & D. Sadaba, Life: the Science of Biology – Vol. II: Evolution, diversity and ecology., Estados Unidos, Sinauer Assoc., Inc. Suderland, 1998. Solomon, E. P., Berg L. R., Martin, M. W., Villee, C. Biología de Villée. México, 5ª ed. McGraw-Hill-Interamericana, 1998. Willis, D., La banda de Homínidos. Buenos Aires, Gedisa, 1993. Zimmerman, W., Evolución vegetal. Barcelona, Omega, 1976.




Bibliografía comentada del curso

Bibliografía didáctica

•

Del Carmen L. (coord.) Cuadernos de formación de profesores; Educación secundaria, Barcelona, ICE/HORSORI, Universidad de Barcelona, 1997.

Este libro es una compilación de producciones de diferentes didactas de las ciencias experimentales, en él se presenta una actualización de los diferentes tópicos de esta disciplina: objetivos y contenidos en la educación secundaria, actitudes hacia las ciencias y problemática CTS, resolución de problemas, enseñanza para la comprensión, evaluación como instrumento de aprendizaje y el uso de recursos en la enseñanza.

•

Duschl, R. Renovar la enseñanza de las ciencias, importancia de las teorías y su desarrollo. Madrid, Narcea, 1997.

El autor presenta una visión integral de la didáctica de las ciencias y sus diferentes problemáticas, poniendo especial énfasis en el rol de las teorías y la epistemología de la disciplina como criterio de análisis de situaciones de clase y como instrumento para la toma de decisiones. •

Perales Palacios, F. y Cañal de León, P. (Dirección), Didáctica de las Ciencias experimentales. Teoría y práctica de la Enseñanza de las Ciencias. Alcoy, Ed. Marfil, 2000.

Se trata de una compilación de propuestas de diferentes autores sobre las problemáticas fundamentales a incluir en la formación de profesores de ciencias experimentales. Ellas son: fundamentos teóricos de la didáctica, currículo en ciencias, la práctica de la enseñanza, las ideas previas y la construcción del conocimiento, la formación de profesores, las áreas transversales del currículo de ciencias.

•

Pozo, J. I. y Gómez Crespo, M. A. Aprender y enseñar ciencias. Madrid, Morata, 1998.

El texto resume diez años de investigación sobre el aprendizaje y enseñanza de las ciencias, desde la doble perspectiva de un psicólogo y un profesor de química. Su propósito es brindar un marco teórico para comprender lo que ocurre en la práctica. Incluye principalmente fundamentos sobre aprendizaje y modelos de enseñanza.




Bibliografía disciplinar

•

Curtis, H. & Barnes., Biología. Bogotá, Ed. Médica Panamericana, 2000.

Incluye todos los temas de biología, están bien desarrollados los temas relacionados con la información genética, la herencia y la evolución. Incluye los últimos avances científicos, en especial de biología molecular, en un lenguaje claro y preciso. Es una obra de biología general que incluye figuras en color, glosario y problemas para discutir en el aula. Es muy útil para el docente, especialmente para los temas de evolución.

•

Solomon, E. P., Berg, L. R., Martin, M. W., & Villee, C. Biología de Villée. México, 5ª ed. McGraw-Hill-Interamericana, 1998.

Obra extensa que cubre todos los temas de biología, incluye cuestionarios, figuras y lecturas complementarias. Es uno de los libros de biología general que un docente debe tener para consultar y profundizar los temas de estudio.




Palabras de despedida

Aquí estamos, a punto de culminar este segundo tramo del camino que denominamos: evolución. Seguramente usted ya estará aprontándose para realizar la tarea con la que finalizará su participación en este módulo II: la de la evaluación final. Como ya le comentamos en esta misma instancia del módulo anterior, sabemos que las evaluaciones suelen ser, para muchas personas, situaciones de gran estrés. Estamos seguros de que usted, después de haber trabajado tanto a lo largo de toda la propuesta, especialmente con los contenidos del capítulo 7, tomará esta instancia como un evento casi “natural”, propio de todo proceso de enseñanza y de aprendizaje. Es nuestro propósito que pueda valorar la evaluación final sólo como una tarea más en el recorrido por un proceso de aprendizaje y, con esta perspectiva, trabaje luego con sus alumnos. Seguramente, acordará con nosotros que el material que le ofrecimos para compartir a través de la Plataforma de Teleformación Docente nos mantuvo en contacto de una manera diferente de la habitual. Estamos seguros de que la propuesta de trabajo que compartimos en este segundo módulo (al igual que en el módulo I) le posibilitó potenciar su profesionalidad y revisar su práctica de enseñanza específica, así como conocer, tomar contacto e intercambiar ideas con otros docentes interesados en la problemática que conlleva la enseñanza de la biología. Muy posiblemente nos hayan quedado en el camino aspectos por considerar, cuestiones que no fueron desarrolladas en su totalidad, imprevistos que no se contemplaron. Sin embargo, la tarea no ha sido ni poca ni menor. Le resta a usted, ahora, la tarea de revisar lo trabajado para sentirse más seguro ante la inminente evaluación final del módulo II. Al margen de la calificación que obtenga en la evaluación de este segundo módulo, queremos destacar que todo lo expresado en el párrafo anterior constituye por sí mismo un bagaje incalculable de conocimientos que, sin duda, le facilitará promover en sus alumnos el descubrimiento, la interpretación y la internalización de los muy complejos fenómenos del mundo biológico. Ahora sí, nos despedimos, deseándole mucha suerte y sobre todo esperando que este camino que usted ha recorrido con nosotros hasta aquí no se interrumpa, sino que se prolongue y diversifique, a través de su participación en variadas formas de capacitación.


Modulo Bio 2

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