Fuera de

SERIE

Biología I

Evolución, reproducción y herencia

LIBRO PARA EL DOCENTE

Dirección Editorial Florencia N. Acher Lanzillotta

Dirección de arte Natalia Fernández

Coordinación Editorial Andrés Albornoz

Asistencia de arte Cecilia Aranda y Luciano Andújar

Edición Andrés Albornoz

Diseño de tapa Cecilia Aranda

Autoría Laura Melchiorre y Paola Rosalez

Diseño de maqueta Natalia Fernández, Cecilia Aranda y Luciano Andújar

Corrección Alan Orlando Blinkhorn

Diagramación Cecilia Aranda Documentación fotográfica Mariana Jubany Preimpresión y producción gráfica Florencia Schäfer

© 2014, Edelvives. Av. Callao 224, 2.º piso Ciudad Autónoma de Buenos Aires (C1022AAP), Argentina.

Libro para el docente Biología 1 / Paola Rosalez y María Laura Melchiorre; dirigido por Florencia N. Acher Lanzillotta; edición a cargo de Andrés Albornoz. - 1ª ed. - Ciudad Autónoma de Buenos Aires: Edelvives, 2015. 48 p.; 27 x 21 cm. ISBN 978-987-642-345-8 1. Planificación Escolar. 2. Guía Docente. I. Melchiorre, María Laura II. Acher Lanzillotta, Florencia N., dir. III. Albornoz, Andrés , ed. IV. Título CDD 371.1

Este libro se terminó de imprimir en el mes de noviembre de 2014. Reservados todos los derechos de la edición por la Fundación Edelvives. Queda rigurosamente prohibida, sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de los ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público. Queda hecho el depósito que dispone la ley 11.723.

BIOLOGÍA

Reflexiones acerca de la enseñanza de las Ciencias Naturales Quienes escribimos este libro tenemos la misma pasión y vocación que ustedes: ser docentes, transitar ese camino de continuo aprendizaje que es el aula. Por eso, al momento de decidir qué incluir en un libro pensado para docentes, nos propusimos compartir nuestra experiencia en la implementación a la realidad del aula de los conocimientos adquiridos en la formación, tanto disciplinar como específica, en Didáctica de las Ciencias Naturales. Sabemos que enseñar ciencias implica el desafío de seleccionar qué y cómo en relación con los niños y adolescentes que pueblan nuestras aulas. Sabemos también de las presiones de los tiempos escolares, la currícula y sus cambios, las instituciones y la comunidad educativa en su conjunto. Entonces, más que hacer un recorrido por los marcos teóricos aceptados en la actualidad por la comunidad de investigadores en Didáctica de las Ciencias, nos proponemos reflexionar acerca de ciertos aspectos que consideramos relevantes para que nuestro proceso de enseñanza promueva instancias de construcción de aprendizajes en nuestros estudiantes. Las concepciones de los profesores sobre la ciencia y su enseñanza influyen en el diseño y selección de actividades didácticas y en los diferentes aspectos inherentes a su labor. Por eso, consideramos imprescindible revisar nuestra postura epistémica y seguir preguntándonos qué es la ciencia, cuál es la finalidad de su enseñanza en la escuela y qué imagen de ciencia queremos transmitir a los estudiantes. Si consideramos que la ciencia es una construcción humana emergente del contexto socio-histórico-cultural en el que se desarrolla, sustancialmente argumentativa y provisional, nuestras intervenciones didácticas generarán escenarios que promuevan esta imagen, por ejemplo, utilizando episodios de la historia de las ciencias que muestren el trabajo en equipo, las contradicciones y los cambios en las formas de explicar el mundo. Por otra parte, si consideramos que el objetivo de enseñar ciencias en la escuela es formar individuos científicamente alfabetizados, que sean capaces de utilizar el entendimiento de los conceptos y de los procedimientos de la ciencia en la toma de decisiones de índole personal, en su participación cívico-cultural y en su desarrollo económico, entonces nuestras prácticas áulicas potenciarán el análisis y debate de situaciones del contexto real por sobre el aprendizaje memorístico de términos y conceptos.

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Si no existe la necesidad cognoscitiva, difícilmente habrá aprendizaje. Los conocimientos construidos en las neurociencias, las ciencias del aprendizaje y las didácticas específicas muestran cada vez con mayor fuerza que el aprendizaje es un proceso de construcción que requiere la participación activa de quien aprende. Para que esta activación se produzca es necesario inquietar, desafiar, conflictuar cognitivamente a nuestros estudiantes, de manera que sientan la necesidad de realizar las acciones que les permitirán resolver el desequilibrio y, así, aprender. El trabajo con situaciones problemáticas contextualizadas en la realidad inmediata de los estudiantes, como las que se plantean en los libros de esta serie, son una herramienta potente para generar este tipo de escenarios de aprendizaje significativo. “Pensamiento y lenguaje están tan estrechamente relacionados que son interdependientes: el lenguaje posibilita construir modelos teóricos, y estos ayudan a establecer un lenguaje más adecuado. Esto supone negar la idea extendida de que aprender un determinado conocimiento y expresarlo son hechos separados”1. En el imaginario colectivo, hacer ciencia es hacer experimentos, muchas veces extravagantes, cuando no explosivos. Sin embargo, sabemos que la construcción del conocimiento científico, es decir, hacer ciencia, implica analizar, observar, razonar de una forma determinada, pero también hablar y escribir de una forma determinada. Enseñar ciencias es, entonces –y quizás sobre todo–, enseñar a hablar ciencia, ya que es el lenguaje la herramienta que permite desarrollar y expresar conocimiento: “el pensamiento no se expresa simplemente en palabras, sino que existe a través de ellas”2. Lo que caracteriza y distingue al lenguaje científico es el conjunto de relaciones semánticas entre las ideas o conceptos que permite establecer significados específicos. Este entramado de vinculaciones fue denominado patrón temático por Lemke3. Un patrón temático permite identificar las relaciones que se establecen entre los significados de los términos clave de un tema específico. Entonces, construir con los estudiantes este patrón implica, por un lado, reconocer que el lenguaje es polisémico y que un mismo término puede tener connotaciones diferentes en su uso cotidiano y en el contexto de las ciencias; y, por otro lado, explicitar la forma en la que hablamos de y sobre ciencia, diseñando y programando actividades puntuales de comunicación tanto orales como escritas. Además, es importante recordar que el lenguaje de las ciencias suele ser intensamente metafórico y utiliza diferentes modelos analógicos (“el tubo digestivo”, “la sangre transporta…”, “los átomos son bolas de billar”, “el sistema respiratorio”, etc.). Muchas veces estas formas del lenguaje se naturalizan y pasan a reemplazar al objeto o fenómeno que originalmente analogaban o explicaban. De esta manera, resulta indispensable explicitar con los

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BIOLOGÍA

estudiantes el uso que se hace de las metáforas y los modelos analógicos. Los seres humanos no tenemos un tubo digestivo sino un conjunto de órganos conectados entre sí de los que emerge una función que puede analogarse con el funcionamiento de un tubo. No tenemos un sistema respiratorio sino un conjunto de órganos y estructuras que se interconectan y relacionan de forma específica en relación con una determinada función o proceso que está siendo estudiado. Docente que no emancipa, embrutece4. Durante muchos años, la enseñanza de las ciencias en la escuela respondió a modelos propedéuticos (formar estudiantes para…), deudores de la dimensión social y cultural del conocimiento científico y de las necesidades reales de los aprendientes. Hoy sabemos que, independientemente de la carrera que cada estudiante quiera seguir (si es que decide seguir una), es en la escuela donde pueden acceder a una educación en ciencias que les permita desenvolverse eficientemente en un mundo cada vez más atravesado por los desarrollos científicos y tecnológicos. Es, entonces, nuestra responsabilidad darles las herramientas para que puedan hacerlo, es decir, emanciparlos.

1 Navarro, F., Revel Chion, A., Escribir para aprender, Paidós, 2013. 2 Vygotzky, F., Lenguaje y pensamiento. Teoría del desarrollo cultural de las funciones psíquicas, Buenos Aires, La Pléyade, 1977. 3 Lemke, Jay L., Aprender a hablar ciencia. Lenguaje, aprendizaje y valores. Paidós, 1997. 4 Adaptado de El maestro ignorante, de Jacques Ranciere, 1987.

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Bloque 1: Origen y evolución de la vida Unidad 1: El estudio de la biodiversidad

Bloque 1: Origen y evolución de la vida Unidad 2: Evolución de los seres vivos

natural. • Variabilidad, cambios ambientales y reproducción diferencial. • Comparación entre la teoría de la selección natural y la herencia de los caracteres adquiridos. Comparación de las ideas de Darwin y Lamarck. • Aproximación a la noción de especie. • Aproximación a la explicación de la diversidad de los seres vivos a través de los procesos de selección natural, deriva génica, migración y selección sexual. • Selección artificial.

• Origen histórico de la idea de selección

ambiente.

• Escalas de tiempo. • Teoría de la selección natural. • Adaptaciones de las poblaciones a su

medición. • Teorías fijistas y teorías transformistas. • Teoría del ancestro común. • Observaciones que explica la teoría: existencia y distribución estratigráfica de fósiles, homologías y semejanzas embriológicas entre organismos, distribución geográfica de especies vivas y extintas. • Clasificación linneana, en reinos y dominios. • Predicciones de la teoría: formas de transición en el registro fósil, semejanzas genéticas entre organismos emparentados. • El árbol filogenético de la vida. • Extinciones masivas y antrópicas. • Preservación de la biodiversidad: su importancia desde los puntos de vista ecológico y evolutivo.

• Biodiversidad: definición y formas de

Contenidos

que poseen adaptaciones que les permiten desarrollarse en determinados ambientes. • Analizar la construcción sociohistórica del concepto de evolución. • Establecer las diferencias entre el significado de la palabra evolución en el contexto cotidiano y en las ciencias naturales. • Analizar situaciones utilizando las teorías evolutivas darwiniana y lamarckiana. • Comparar teorías que dan cuenta de la evolución de los seres vivos. • Utilizar la noción de evolución por selección natural para dar cuenta de la diversidad de seres vivos existentes. • Reconocer la implicancia de los procesos de deriva génica, migración y selección sexual en la explicación de la biodiversidad. • Establecer relaciones entre las mutaciones y el proceso evolutivo. • Comprender el concepto de especie y los procesos que generan especiación. • Reflexionar sobre la implicancia de los procesos de selección artificial.

• Utilizar escalas para dar cuenta de procesos evolutivos. • Comprender que los seres vivos no se adaptan sino

versidad existente. • Comprender el carácter provisional de las explicaciones científicas. • Utilizar modelos para analizar, problematizar y predecir. • Identificar criterios que permiten la clasificación de los seres vivos. • Utilizar representaciones gráficas para dar cuenta de la diversidad de seres vivos. • Reflexionar sobre la importancia de la preservación de la biodiversidad.

• Describir ambientes en función de su biodiversidad. • Analizar teorías que dieron y dan cuenta de la biodi-

Objetivos específicos

ción de significados en el contexto de las ciencias de la naturaleza. • Descripción y análisis de situaciones y fenómenos. • Análisis de publicidades y películas. • Escritura y reescritura de textos para que respondan a distintos enfoques evolutivos. • Análisis historiográfico de la construcción del concepto de evolución. • Comparación de situaciones a la luz de diferentes enfoques evolutivos. • Lectura crítica y comprensiva de textos. • Debates e instancias de socialización y retroalimentación. • Trabajos grupales cooperativos y colaborativos en entornos reales y virtuales. • Formulación de preguntas investigables, hipótesis y predicciones. • Contextualización y problematización de las actividades a realizar por los estudiantes.

• Interpretación de escalas de tiempo. • Análisis de la polisemia del lenguaje y explicita-

los estudiantes.

• Relevamiento de las concepciones alternativas de

vidades a realizar por los estudiantes.

• Contextualización y problematización de las acti-

y predicciones.

• Formulación de preguntas investigables, hipótesis

entornos reales y virtuales.

• Trabajos grupales cooperativos y colaborativos en

retroalimentación.

• Debates de opinión y argumentativos. • Análisis de situaciones y fenómenos. • Escritura de textos informativos. • Construcción del patrón temático y lingüístico. • Lectura crítica y comprensiva de textos. • Debates e instancias de socialización y

clasificación.

• Trabajo con modelos. • Utilización de distintas representaciones gráficas. • Identificación de criterios que permiten la

de las ciencias.

estudiantes.

• Análisis historiográfico de episodios de la historia

• Relevamiento de concepciones alternativas de los

Estrategias de enseñanza

Planificación anual

Bloque 1: Origen y evolución de la vida Unidad 3: El origen de la vida

Bloque 2. La célula y los tejidos Unidad 4. Estructura celular

• Analizar la construcción sociohistórica del concepto

• Estructura básica de la célula. • La membrana celular como zona de

control de las sustancias que entran y salen de la célula. • Rol del núcleo. • Origen de mitocondrias y cloroplastos según la teoría endosimbiótica. • La función de mitocondrias y cloroplastos en la nutrición celular. • Células procariotas y eucariotas. • La teoría del ancestro común bajo la luz de la teoría celular. • La construcción del modelo de célula como unidad estructural y funcional de los seres vivos propuesto por la Teoría celular y la aproximación a la idea de diversidad celular (procariota/eucariota, vegetal/animal).

sobre el origen de la vida en nuestro planeta. • Comprender que la ciencia sustenta sus explicaciones en evidencias y modelos. • Analizar experimentos que proveen evidencia sobre el origen de las primeras células. • Describir características de la Tierra primitiva y sus primeros habitantes. • Relacionar las formas de nutrición de los primeros seres vivos con el ambiente en el que se desarrollaban.

de célula y la Teoría celular. • Utilizar modelos para describir y analizar células. • Reconocer la estructura básica de una célula. • Explicar la estructura y la función de la membrana plasmática celular. • Explicar la estructura y la función del núcleo celular. • Dar cuenta del origen de las mitocondrias y los cloroplastos a la luz de la teoría endosimbiótica. • Explicar la función de las mitocondrias y los cloroplastos, y su relación con la función de nutrición celular. • Utilizar instrumentos para observar células. • Diferenciar células eucariotas de procariotas. • Reconocer la diversidad celular y establecer similitudes y diferencias.

• Dar cuenta de las distintas teorías y explicaciones

y su relación con las funciones vitales, como expresión de la unidad de los seres vivos. • Explicaciones sobre el origen de las primeras células. • Teoría de Oparín y Haldane. • Características de la Tierra primitiva y surgimiento de moléculas complejas en el océano primitivo. • Nutrición de los primeros organismos vivos. • Relación entre la aparición de la vida, los cambios en la atmósfera y la evolución de las formas de nutrición.

Objetivos específicos

• Teorías que explican el origen de la vida

Contenidos

vidades a realizar por los estudiantes.

• Contextualización y problematización de las acti-

y predicciones.

• Formulación de preguntas investigables, hipótesis

entornos reales y virtuales.

• Trabajos grupales cooperativos y colaborativos en

retroalimentación.

los estudiantes.

• Trabajo con episodios de la historia de las ciencias. • Utilización de modelos y análogos. • Construcción de modelos escolares. • Resolución de situaciones problemáticas. • Construcción del patrón temático y lingüístico. • Lectura crítica y comprensiva de textos. • Debates e instancias de socialización y

• Relevamiento de las concepciones alternativas de

teorías que dan cuenta sobre el origen de la vida en nuestro planeta. • Análisis de experimentos epítome. • Escritura de textos descriptivos. • Trabajo con modelos y análogos. • Construcción del patrón temático y lingüístico. • Lectura crítica y comprensiva de textos. • Debates e instancias de socialización y retroalimentación. • Trabajos grupales cooperativos y colaborativos en entornos reales y virtuales. • Formulación de preguntas investigables, hipótesis y predicciones. • Contextualización y problematización de las actividades a realizar por los estudiantes.

los estudiantes.

• Análisis historiográfico de las explicaciones y

• Relevamiento de las concepciones alternativas de

Estrategias de enseñanza

BIOLOGÍA

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Bloque 2. La célula y los tejidos Unidad 5. La pluricelularidad

Bloque 3. Reproducción y herencia Unidad 6. La reproducción de los seres vivos

8 • Comprender la relación entre la capacidad reproductiva de los seres vivos y la perpetuación de la especie. • Diferenciar y tipificar la reproducción sexual y asexual. • Describir el proceso de gametogénesis. • Describir el proceso de fecundación en diferentes seres vivos. • Explicar la forma en que se reproducen los distintos seres vivos. • Relacionar la reproducción sexual con la generación de variabilidad genética. • Analizar las ventajas adaptativas de las formas de reproducción sexual y asexual.

participación de células masculinas y femeninas, fecundación. • Características de gametos femeninos y masculinos en diferentes organismos. • Reproducción asexual: características y variantes. • Comparación entre reproducción sexual y asexual en relación con la generación de variabilidad. Clones. Ventajas y desventajas adaptativas de cada una. • Formas de reproducción sexual y asexual en distintos seres vivos.

la pluricelularidad. • Analizar la pluricelularidad mediante el establecimiento de niveles de complejidad. • Explicar el proceso de mitosis y su relación con la reproducción de organismos unicelulares y el crecimiento de organismos pluricelulares. • Describir y tipificar tejidos animales.

• Reproducción sexual: fundamentos,

• Reconocer las hipótesis que dan cuenta del origen de

pluricelularidad. • Ventajas y desventajas adaptativas de la pluricelularidad. • La mitosis como proceso reproductivo de los organismos unicelulares y de crecimiento de los pluricelulares. • Tejidos animales: epitelial, nervioso, muscular y conectivo.

Objetivos específicos

• Hipótesis sobre el origen de la

Contenidos

vidades a realizar por los estudiantes.

• Contextualización y problematización de las acti-

y predicciones.

• Formulación de preguntas investigables, hipótesis

entornos reales y virtuales.

• Trabajos grupales cooperativos y colaborativos en

retroalimentación.

los estudiantes.

• Descripción de procesos y estructuras. • Trabajo con simuladores y otros recursos TIC. • Resolución de situaciones problemáticas. • Análisis de casos. • Trabajos de investigación dirigida. • Escritura de textos explicativos. • Construcción del patrón temático y lingüístico. • Lectura crítica y comprensiva de textos. • Debates e instancias de socialización y

• Relevamiento de las concepciones alternativas de

vidades a realizar por los estudiantes.

• Contextualización y problematización de las acti-

y predicciones.

• Formulación de preguntas investigables, hipótesis

entornos reales y virtuales.

• Trabajos grupales cooperativos y colaborativos en

retroalimentación.

• Trabajo con modelos y construcciones teóricas. • Escritura de textos descriptivos. • Análisis de variables. • Construcción del patrón temático y lingüístico. • Lectura crítica y comprensiva de textos. • Debates e instancias de socialización y

relaciones.

los estudiantes.

• Análisis de situaciones y fenómenos. • Descripción de procesos y establecimiento de

• Relevamiento de las concepciones alternativas de

Estrategias de enseñanza

Bloque 3. Reproducción y herencia Unidad 7. Reproducción y evolución

Bloque 3. Reproducción y herencia Unidad 8. La reproducción humana

la presencia de características aparentemente poco adaptativas en seres vivos. • Describir ejemplos de cortejo y dimorfismo sexual en animales. • Analizar casos que muestran diversidad de estrategias y estructuras relacionadas con la reproducción. • Diferenciar y tipificar estrategias reproductivas k y r. • Analizar gráficos y curvas poblacionales. • Analizar evolutivamente estrategias de polinización. • Establecer relaciones entre la evolución de flores y polinizadores. • Describir estructuras de protección y nutrición del embrión en un enfoque evolutivo. • Describir formas de dispersión y propagación de semillas. • Describir estructuras familiares en animales.

• Analizar y describir la función de reproducción en seres humanos. • Identificar los órganos y procesos involucrados en la reproducción humana. • Comparar el ciclo menstrual de la hembra humana con el ciclo estral de otros mamíferos. • Identificar infecciones de transmisión sexual. • Reflexionar sobre la importancia de ejercer una sexualidad responsable. • Analizar y describir distintas técnicas reproductivas.

• Reproducción humana: diferencias con

otros mamíferos y vertebrados. • Ciclo menstrual de la mujer versus ciclo estral de otros mamíferos. • Tecnología reproductiva. • Infecciones de transmisión sexual.

• Utilizar el concepto de selección sexual para explicar

Objetivos específicos

caracterización. • Cortejo y dimorfismo sexual. • Reproducción y evolución: diversidad de estrategias y estructuras relacionadas con la reproducción; estrategias reproductivas k y r, y su significado evolutivo. • Polinización; coevolución de flores y polinizadores. • Protección y nutrición del embrión: semillas y frutos, huevos, placenta. • Cuidado de las crías y dispersión de semillas: modos de propagación en plantas; cuidados paternos y estructuras familiares en animales.

• Selección sexual: definición y

Contenidos

vidades a realizar por los estudiantes.

• Contextualización y problematización de las acti-

y predicciones.

• Formulación de preguntas investigables, hipótesis

entornos reales y virtuales.

• Trabajos grupales cooperativos y colaborativos en

mentación.

los estudiantes.

• Descripción de procesos y estructuras. • Trabajo con animaciones y otros recursos TIC. • Debates de opinión y argumentativos. • Instancias de reflexión. • Escritura de textos informativos. • Construcción del patrón temático y lingüístico. • Lectura crítica y comprensiva de textos. • Debates e instancias de socialización y retroali-

• Relevamiento de las concepciones alternativas de

vidades a realizar por los estudiantes.

• Contextualización y problematización de las acti-

y predicciones.

• Formulación de preguntas investigables, hipótesis

entornos reales y virtuales.

• Trabajos grupales cooperativos y colaborativos en

mentación.

los estudiantes.

• Análisis de casos. • Observación y descripción de situaciones. • Trabajo con videos y otros recursos TIC. • Análisis y construcción de gráficos. • Resolución de situaciones problemáticas. • Escritura de textos de divulgación y descriptivos. • Construcción del patrón temático y lingüístico. • Lectura crítica y comprensiva de textos. • Debates e instancias de socialización y retroali-

• Relevamiento de las concepciones alternativas de

Estrategias de enseñanza

BIOLOGÍA

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Bloque 3. Reproducción y herencia Unidad 9. Herencia biológica

conceptos de gen, alelo, heterocigosis, homocigosis, dominancia y recesividad, fenotipo y genotipo. • Variaciones heredables y no heredables. • La presión ambiental en relación con el fenotipo y no sobre el genotipo. • Condiciones genéticas en humanos. • La meiosis como proceso de generación de gametos. • Relación de la meiosis con la generación de diversidad de genotipos.

• Genética clásica. • Experimentos y principios de Mendel. • Nociones de carácter y factor. • Teoría cromosómica de la herencia:

Contenidos como disciplina, sus principios y postulados. • Utilizar los principios mendelianos en la resolución de ejercicios de genética. • Diferenciar caracteres de factores. • Comprender los postulados de la Teoría cromosómica de la herencia. • Diferenciar genes de alelos. • Diferenciar heterocigosis de homocigosis y recesividad de dominancia. • Establecer las relaciones entre fenotipo y genotipo. • Interpretar análisis estadísticos. • Establecer la diferencia entre variaciones heredables y no heredables. • Interpretar la forma en que la presión ambiental actúa en relación con el fenotipo. • Describir el proceso de meiosis. • Dar cuenta de la importancia del proceso de meiosis en la generación de diversidad de genotipos.

• Analizar la construcción sociohistórica de la genética

Objetivos específicos

vidades a realizar por los estudiantes.

• Contextualización y problematización de las acti-

y predicciones.

• Formulación de preguntas investigables, hipótesis

entornos reales y virtuales.

• Trabajos grupales cooperativos y colaborativos en

retroalimentación.

• Trabajo con experimentos epítome. • Trabajo con simuladores y otros recursos TIC. • Análisis de estadísticas. • Descripción de procesos y estructuras. • Escritura de definiciones. • Construcción del patrón temático y lingüístico. • Lectura crítica y comprensiva de textos. • Debates e instancias de socialización y

de la ciencia.

los estudiantes.

• Análisis historiográfico de episodios de la historia

• Relevamiento de las concepciones alternativas de

Estrategias de enseñanza

BIOLOGÍA

Unidad 1. El estudio de la biodiversidad

Introducción Habitualmente, solemos identificar las características de la vida asociándolas a los seres vivos clasificados como animales. Esto sucede porque los animales presentan características o funciones más “observables” y evidentes que el resto de los seres vivos. Ahora bien, esta mirada reduccionista y limitante nos resta la posibilidad de comprender la magnitud de la biodiversidad, e influye intensa y directamente en nuestras concepciones ideológicas acerca de aspectos tales como la evolución. A partir del análisis de la historia de la ciencia, podemos comprobar que esta mirada singular encuentra precedentes en los conocimientos producidos a partir de la observación directa y la falta de patrimonio tecnológico, pues en diversas ocasiones puede observarse la clasificación de los seres vivos limitada a características propias de este reino o a funciones asociadas a sus órganos. Sin embargo, a partir de los avances y progresos a lo largo de la historia, pudieron establecerse miradas más pluralistas y, al mismo tiempo, más detalladas, que permitieron agudizar la rigurosidad de las observaciones y, con ella, la creación de nuevos criterios de clasificación que favorecen el estudio de la biodiversidad. Actualmente, uno de los objetivos concretos en la formación ciudadana es la construcción de aprendizajes científicos y tecnológicos que permitan desarrollar las capacidades de decisión y reflexión crítica en relación con estos temas en la vida cotidiana. En consecuencia, el análisis y la comprensión de hechos y procesos biológicos complejos cobran un mayor protagonismo en los diseños curriculares de todos los niveles. El enfoque didáctico que presenta el capítulo es sistémico, pues favorece la representación de abstracciones, como la idea de la existencia de un ancestro común. Es fundamental orientar la construcción de los aprendizajes y favorecer la comprensión de los estudiantes acerca de la consideración de un sistema como un “recorte” de la realidad, una construcción abstracta, delimitada por las personas para su estudio. De lo contrario, se incurrirá en el error de apropiarse del concepto de sistema como una estructura, hecho o proceso real y, en lugar de construir significativamente los aprendizajes pretendidos, se afianzará la producción de concepciones erróneas muy difíciles de deconstruir.

Ideas básicas a construir por los estudiantes • La biodiversidad está conformada por la variedad

• Los criterios de clasificación utilizados para or-

de especies de seres vivos en nuestro planeta. • La ciencia es una actividad humana provisional y perfectible, que se encuentra enmarcada en contextos socioculturales que influyen sobre los conocimientos y modos de producir. • El nombramiento y la caracterización de los seres vivos favorecieron su estudio y la comprensión de hechos asociados a su origen.

ganizar a los seres vivos se transformaron con el surgimiento de herramientas tecnológicas. • Los seres vivos presentan un origen común. • La producción de nuevo conocimiento y el análisis de su relación con conocimientos anteriores favorece la comprensión de hechos y procesos biológicos. • La conservación de la biodiversidad depende, entre otros, del buen uso y cuidado de los recursos ambientales.

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Solucionario

Página 15 ¿Cuántas especies distintas pueden habitar una laguna? ¿A qué grupos pertenecen? Estas preguntas tienen como objetivo relevar las concepciones alternativas de los estudiantes, por lo que todas las respuestas deberán ser consideradas válidas al momento de la socialización.

Página 16 ¿Qué porcentaje corresponde a la biosfera? Le corresponde un 0,07%.

Página 17 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 1 1. Porque las variables ambientales de la laguna son diferentes a lo largo de un día. Por ejemplo, la incidencia de los rayos del Sol no es la misma durante los tres horarios señalados. 2. El grupo de aves. 3. El grupo de aves. En: http://bit.ly/EDVB2017 se encuentra disponible el video que complementa esta actividad. Se encuentran otros recursos audiovisuales en: www.fuera-de-serie.com.ar

Página 18 ¿Por qué se llamarían “bestiarios”? Porque guardaban anécdotas fabulosas y mitológicas que convertían a los animales en protagonistas de historias “bestiarias”.

¿Qué otras definiciones de “especie” existen? Una especie es un grupo de organismos que pueden reproducirse entre sí y dejar descendencia fértil.

Página 19 ¿Las ranas con muchas patas serán especies nuevas? ¿Cómo pueden haberse formado? Podría tratarse de un caso de especiación. Considerando que la variabilidad de características existe en la población, la especiación puede producirse como resultado de barreras geográficas que segregan regiones 12

cuyas características ambientales se diferencian, determinando así presiones selectivas distintas. También puede ocurrir que, en una misma población, existan presiones de selección contrarias, lo que resulta en la posibilidad del surgimiento de nuevas especies.

Página 20 ¿Hooke era transformista o fijista? ¿Por qué? ¿Y Steno? Hooke presentaba ideas progresistas acerca de la evolución, y su percepción de la existencia de especies nuevas es una razón para considerarlo más cercano a las ideas transformistas. En cuanto a Steno, puede afirmarse que intentaba buscar puntos de inflexión entre sus estudios y las ideas religiosas que tradicionalmente lo acompañaban, como, por ejemplo, que los fósiles eran productos originarios del diluvio universal.

Página 21 ¿Las patas múltiples de las ranas tendrán la misma organización en sus huesos que las patas de ranas normales? ¿Por qué? ¿Cómo serán sus células? Será importante trabajar con los estudiantes la importancia de la construcción de hipótesis a partir del análisis de datos y la observación, pues no sería posible afirmar cómo es la organización de las patas múltiples en relación con las patas de las ranas conocidas. Podría inferirse que, debido a la forma que presentan y a que son resultado de la diversificación de un ancestro común, presentarían la misma organización. Asimismo, sus células también serían eucariotas.

Página 22 ¿Por qué esperaría eso Darwin? Porque, a partir de su análisis y de sus ideas evolucionistas, predecía la posibilidad de hallar biodiversidad en ambientes similares o diferentes.

¿Qué se puede deducir de estas observaciones? Que las especies presentaban características fenotípicas similares y que no era sencillo distinguirlas, incluso cuando habitaran ambientes diferentes. Esto permitió establecer la idea de gradualidad.

BIOLOGÍA

Página 23 ¿Aristóteles sostenía ideas fijistas o transformistas? Sostenía ideas fijistas.

Página 28 ¿Cómo se distribuye la biodiversidad cultural en la Argentina? ¿Cómo se relaciona con la biodiversidad de especies de cada lugar? En el territorio argentino, la distribución se asocia con las tradiciones de cada región, que establecen el modo de conservación, cría y cultivo de las variedades de especies. Así, en la región pampeana se encuentra la mayor producción de maíz debido a las condiciones climáticas y de fertilidad del suelo. Atributos de la biodiversidad composición riqueza específica

estructura función

abundancia de com- procesos propios de cada nivel ponentes e interacciones que presentan

Página 29 Los maíces de Stalingrado ¿A qué se refiere según el texto? A las semillas que se encontraban en Ucrania y Crimea, fuera de su territorio de origen.

¿Qué son las técnicas de mejoramiento? Se refiere a las técnicas de ingeniería genética. Se sugiere orientar la búsqueda crítica de información y trabajar con los estudiantes en la selección reflexiva del material.

Página 30 Repensar la conservación: ¿áreas naturales protegidas o estrategia biorregional? 1. El uso inapropiado de los recursos que ofrece. La introducción de ganado para el pastoreo. La caza indiscriminada. 2. Porque la conservación de un ambiente implica la búsqueda de un equilibrio entre los procesos biológicos y sociales, y no sería significativo desde una única perspectiva. Se sugiere orientar a los estudiantes para favorecer un debate en el que se trabaje con la construcción de aspectos vinculares

entre las ciencias naturales y las ciencias sociales. 3. Sí, ya que argumenta desde “la concepción de que el ordenamiento territorial por sí solo pierde sentido si no está acompañado de políticas activas que apoyen y promuevan el uso sustentable del bosque nativo”.

Página 31 Actividades de repaso 1. Biodiversidad es la variedad de formas de vida existente. Comprende la biodiversidad de especies, de poblaciones y de ecosistemas (como unidades de estudio). 2. a. B y C (7 especies diferentes) presentan mayor riqueza específica que A y D (6 especies). b . Indica la cantidad de especies presentes en él. c . B y D presentan mayor equitatividad, pues esta refiere a la proporción de individuos de una especie en relación con las otras, medidas en un mismo ambiente. En A y C, la equitatividad es menor, pues presentan variaciones notables en el número de individuos de cada especie. d . Estos parámetros son de mucha utilidad, porque, a partir de ellos, se favorece la identificación, clasificación y estudio de los individuos y especies que conforman un ambiente determinado, y también de sus interacciones. 3. a. C. b. C. c. I. Aristóteles vivió en la Antigua Grecia, y sostenía ideas asociadas al fijismo. d. C. e. I. Basándose en la observación directa, Ray logró establecer un concepto superador de especie, en el que propuso que era un conjunto de individuos que, mediante la reproducción, originan individuos similares a sí mismos. f. C. g. I. Si bien aportó hipótesis al respecto, no se trató de evidencia concreta. 4. Observaciones

Fijismo

Transformismo

Fósiles

Formados en el contexto del diluvio universal.

Ingreso de minerales y posterior solidificación.

Estructuras anatómicas similares en diferentes especies

Resultado de un “plan original”.

Producto de un ancestro común.

Distribución geográfica

Tras la creación, la distribución geográfica responde a un ambiente correspondiente previamente seleccionado.

La similitud en algunos casos y diferencias en otros da sustento a la idea de gradualismo.

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Las posturas fijistas y transformistas surgieron como un debate entre naturalistas. Ambas teorías presentaban sustento dentro del contexto en el que se encontraban enmarcadas. Por otra parte, su validez estará sujeta a la ideología de quien lo analice, pudiendo ambas ser consideradas teorías científicas. 5. a. No, porque describe una clasificación en la que la diversificación de especies se realiza a partir de un origen común que sufre transformaciones. Estas ideas son contrarias a las que sostenía. b . Se tuvo en cuenta el concepto que sostiene que las especies son grupos de individuos capaces de reproducirse entre sí y dejar descendencia fértil. La clasificación descripta en el cladograma permite inferir que la reproducción es la responsable de las posibles especiaciones.

Página 32 Actividades de integración 1. y 2. Especie

Familia

Orden

Reino

Dominio

Aedes albopictus (mosquito)

Culicidae

Díptera

Animalia

Eukarya

Perithemis sp. (libélula)

Libellulidae

Odonata

Animalia

Eukarya

Hoplias malabaricus (tararira)

Erythrinidae

Characiformes

Animalia

Eukarya

Helix aspersa (caracol terrestre)

Ampullariidae

Pulmonata

Animalia

Eukarya

Linepithema humile (hormiga)

Formicidae

Hymenoptera

Animalia

Eukarya

Leptodactylus ocellatus (rana)

Leptodactylidae

Anura

Animalia

Eukarya

Chara sp. (alga verde)

Characeae

Charales

Plantae / Protoctista (en clasificaciones más actuales)

Eukarya

Percichthys sp. (perca)

Percichthyidae

Perciformes

Animalia

Eukarya

Erytrolampus ssp. (serpiente falsa coral)

Cracidae

Galliformes

Animalia

Eukarya

Lemna minor (lenteja de agua)

Araceae

Allismatales

Plantae

Eukarya

Cavia aperea (cuis grande)

Caviidae

Rodentia

Animalia

Eukarya

Alga dorada (sin identificar)

_

_

Plantae / Protoctista (en clasificaciones más actuales)

Eukarya

Bacterias (sin identificar)

_

_

Monera

Eubacteria

3. a. Ninguna de las especies forma parte de una misma categoría de familia y orden. Por lo tanto, los grados de parentesco que pueden estable14

cerse con los datos informados no permiten la observación de vínculos específicos. Sin embargo, podría considerarse que aquellos individuos que se clasifican como parte de un mismo reino guardan un mayor grado de parentesco entre sí. b . Se espera poder analizar la biodiversidad de especies y, luego, la de poblaciones, porque de ese modo se podrá obtener información de mucha utilidad asociada a la riqueza específica y a la equitatividad. 4. a. En ambas listas figuran: Hoplias malabaricus, Linepithema humile, Leptodactylus ocellatus, diversas bacterias, algas verdes, algas doradas y perca criolla. No están en la lista actual: Salminus brasiliensis (dorado) y Odontesthes bonariensis (pejerrey). b . Se sugiere guiar a los estudiantes para que, al momento de plantear sus hipótesis, consideren que los hechos detallados son acciones de los seres humanos que inevitablemente condicionan el ambiente. El hecho de haber sido protegida podría considerarse positivo, siempre y cuando la conservación no fuera solo un proceso biológico, ya que la instalación de la metalúrgica y el uso del ambiente por parte de pescadores alteran las condiciones e interacciones que allí se producen. 5. Se sugiere socializar en el aula las producciones elaboradas. Algunas posibilidades serían: reconsiderar la protección del espacio (esta propuesta debe enmarcarse socialmente, presentando acciones tales como evaluar el conocimiento de la población cercana acerca de las especies y la necesidad de su cuidado), establecer el desarrollo de acciones que favorezcan el turismo sin afectar la biodiversidad, y hacer campañas de promoción de usos sustentables de los recursos disponibles.

BIOLOGÍA

Unidad 2. Evolución de los seres vivos

Introducción Es muy común oír el término evolución asociado con hechos o procesos considerados beneficiosos o relacionados con una idea de progreso. Por eso, debe realizarse una cuidadosa orientación de los aprendizajes en relación con la desvinculación de los usos cotidiano y biológico de este término. En este sentido, se sugiere la consideración de estrategias didácticas que permitan la regulación de los aprendizajes asociados con la comunicación de los contenidos construidos para lograr una evaluación eficiente de los procesos de enseñanza y aprendizaje. En general, es apropiado partir de los saberes previos de los estudiantes, pues esto nos permitirá considerarlos puntos de partida para la continua revisión previamente sugerida. Es importante brindarles un espacio para la expresión de estas concepciones y, luego de trabajar en la construcción de contenidos seleccionados, retomarlas para lograr su revisión, ahora a partir de una perspectiva enriquecida. El objetivo será que, a partir de esta nueva mirada, logren interpretar las nuevas construcciones y sus diferencias con sus puntos de partida. Este capítulo focaliza su desarrollo en aspectos histórico-evolutivos. Estos aspectos permiten la construcción de aprendizajes a partir del análisis de conocimientos que fueron sucediéndose en contextos científicos cronológicamente ordenados. Este recorrido favorecerá la comprensión de hechos y procesos de gran complejidad a través del tiempo y la influencia de distintas variables sociales y tecnológicas en la producción científica, del mismo modo que afianzará la concepción de la ciencia como una actividad provisional y perfectible. El uso de analogías y metáforas como estrategias didácticas constituye importantes herramientas que favorecen la comprensión de ideas complejas, siempre que se posibilite luego una clarificación detallada de las “condiciones simuladas” analógicamente, pues de lo contrario nos exponemos a la construcción de aprendizajes erróneos que resultarán muy difíciles de transformar. Así, por ejemplo, el apartado Evolución humana comienza con la pregunta “¿Cuál es el lugar de la especie humana en la evolución?”. Sería correcto, entonces, convocar a la reflexión del discurso, ya que, ¿existen lugares para las especies a lo largo del proceso evolutivo?

Ideas básicas a construir por los estudiantes • La evolución es un proceso biológico que puede

• La realización de experiencias de simulación nos

analizarse a través del tiempo. • La teoría transformista propuesta por Lamarck fue fundamental para la propuesta de la selección natural, aun cuando presentase información que actualmente consideramos errónea. • La teoría de la selección natural permite comprender la evolución biológica a partir de la variabilidad.

permite llevar a cabo inferencias predictivas que deben presentar respaldo teórico. • La especiación puede producirse como consecuencia de barreras geográficas o de presiones ambientales diferenciales en un mismo ambiente. • La genética y los estudios que esta disciplina facilitó favorecieron la comprensión y mejoría de la propuesta darwiniana.

15

Solucionario Página 33 ¿Qué relación hay entre las especies actuales y las antiguas? ¿Cómo surgieron los distintos grupos de organismos? El objeto de estas preguntas es relevar las concepciones alternativas de los estudiantes, por lo que todas las respuestas deben ser consideradas válidas al momento de la socialización.

Página 34 ¿La evolución es una teoría fijista o transformista? Es una teoría transformista.

Porque representan la variabilidad de esa población. Son, además, los que permiten interpretar los resultados por comparación con la población dominante. 1. y 2. Resolución personal de los estudiantes. 3. La nueva generación estaría compuesta por una población dominante de color verde.

Página 35 ¿Las ranas con muchas patas evolucionaron a partir de las mismas ranas? ¿Serán una nueva especie? ¿Compartirán un ancestro en común? ¿Es evolución?

En: http://bit.ly/EDVB2038 se encuentra disponible el video que complementa esta actividad. Más recursos audiovisuales en: www.fuera-de-serie.com.ar

Podría inferirse que las especies de ranas con muchas patas conforman un caso de especiación. A juzgar por las características que comparten las ranas con múltiples patas y el resto, las primeras representarían la expresión de una transformación. Considerando la teoría de la selección natural como referente, presentan un ancestro común, al igual que todos los seres vivos. Podemos considerar que se trata de un proceso evolutivo, que se produce sobre una unidad poblacional a lo largo del tiempo.

Página 39 ¿Qué significa “heredable”?

Página 36 ¿Por qué es incorrecto decir que es así? Porque esta frase constituye un análisis antropocéntrico en el que se ubica a los seres humanos como la especie más compleja. Sin embargo, la evolución implica una continuidad de transformaciones biológicas que involucra a toda la biodiversidad de igual manera.

Página 37 La evolución de los mamíferos 1. La segunda imagen es la correcta. 2. De acuerdo con el calendario cósmico propuesto por Carl Sagan, aparecieron el 25 de diciembre.

16

Página 38 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 2 ¿Para qué se incluyen los “gusanos” rojos en la experiencia?

Desde la perspectiva biológica, significa que determinada característica puede transmitirse a una generación descendiente.

¿Cómo se produce la variabilidad? ¿Cómo se heredan las características? Una de las causas por las que puede producirse la variabilidad es la reproducción diferencial, que, de acuerdo con la teoría de la selección natural, generará como resultado la dominancia por parte de la población con características más ventajosas y heredables, entendiendo esto último como la transmisión de características de una línea progenitora a una filial a través del tiempo.

¿Tendrán alguna ventaja las ranas con más de cuatro patas? Si la característica no se hereda, ¿podemos decir que hay selección natural? Podría inferirse que presentarían una ventaja en su salto y locomoción. Ahora bien, si la característica no es heredable, no podríamos afirmar que hay selección natural.

Página 40 ¿Existió una barrera geográfica en el surgimiento de las ranas con múltiples patas, en caso de que sean una nueva especie?

BIOLOGÍA

No necesariamente. La especiación puede ocurrir en ambientes que presenten diversas presiones de selección.

Página 42 ¿Cómo puede haber ocurrido eso? ¿En qué año sucedió? La ciencia se encuentra atravesada por diversos factores sociales que influyen en su modo de trabajo, y en los modos en que es comunicada. Todos estos factores se hallan enmarcados en un contexto histórico que en muchos casos no favorece la popularización de todas las producciones científicas. Entre los años 1856 y 1863, Gregor Mendel trabajó en sus investigaciones con plantas de arvejas, y años más tarde publicó los resultados de sus experiencias de hibridación.

Página 44 ¿A qué caso correspondería la aparición de las ranas con múltiples patas? Podríamos inferir que se trata de un caso de selección natural positiva, pues hasta el momento la característica parecería persistir en una especie que continúa adaptada al ambiente.

¿Tendrá relación con los nacimientos múltiples en Aguas Mansas? No necesariamente.

Página 45 ¿Las ranas con seis patas podrían haber migrado desde otro lugar? ¿Cómo? Sí. Podrían ser producto de una introducción, intencional o no; por ejemplo, se podrían haber introducido a partir de un medio de transporte cuyo equipaje se trasladara a diversas regiones.

Si las ranas con muchas patas pudieran reproducirse con las comunes, ¿podría presentarse un caso de selección sexual? ¿Qué experimentos podrían hacerse para averiguarlo? Sí, podría. Para comprobarlo, sería fundamental realizar experiencias de observación que permitieran comparar el comportamiento de cortejo y reproducción en la población.

Página 47 Entrevista a un evolutólogo ¿Qué hace un evolutólogo? En este caso, investiga cómo fue cambiando la información del ADN a lo largo del tiempo para intentar comprender de dónde provienen las características que actualmente observamos.

¿En qué se parece y en qué se distingue el trabajo de Fran con el de otras personas? Se parece al trabajo de otros científicos en que se realizan investigaciones que parten de preguntas que se intentan resolver, hipótesis que se intentan demostrar a partir de análisis de resultados obtenidos. La diferencia reside en el contexto laboral, ya que Fran no trabaja en un laboratorio típico sino a través de la bioinformática.

¿Cómo son los científicos que aparecen en las películas? ¿Se parecen a Fran? ¿Por qué será? Suelen presentar una imagen alocada y solitaria. No se parecen a Fran, ya que su aspecto y gustos son similares a los de cualquier otra persona.

Página 48 ¿Es correcta esta representación? ¿Por qué? ¿Con qué idea de transformación de los seres vivos coincide? No es correcta, porque representa al ser humano como el “eslabón” más complejo y último. Coincide con las ideas de Lamarck.

Página 49 Actividades de repaso 1. a. El análisis sobre la evolución no debe estar determinado por el tipo de ser vivo, puesto que toda la biodiversidad debe ser entendida del mismo modo en la perspectiva biológico-evolutiva. b . En este caso, la frase se refiere a las transformaciones que forman parte del desarrollo y no a la evolución de la especie. 2. Se espera que los estudiantes puedan plasmar en su texto la idea de que ninguna especie actual desciende de otra especie actual, sino que todas presentan un ancestro común. 17

3. Las variables que interaccionan con un individuo no necesariamente modificarán su genotipo. Por otra parte, aquellas que modifican su fenotipo no serán heredables, y esto está en contraposición con las ideas de Lamarck. 4. La mayor resistencia de las especies del Perú pueden comprenderse a través de la selección natural, ya que la alta variabilidad de la población determina que prevalezcan las especies que presentan características más ventajosas y heredables. 5. a. No. Hablar de que, por el uso de los piojicidas, los piojos habrían desarrollado mutaciones, es recaer en un finalismo. b . De acuerdo con la teoría de la selección natural, existiría variabilidad genética en la población de piojos y sobrevivirían ante la presión ambiental aquellos que, al reproducirse, lograran una población con mayor dominancia de piojos resistentes. 6. De acuerdo con la teoría propuesta por Lamarck, la forma y complejidad de los ojos se habrían desarrollado en respuesta a una presión ambiental. Así, por ejemplo, los animales con visión diurna no necesitarían las características que presentan los ojos de visión nocturna, y viceversa. En cambio, y al igual que en el caso anterior, la teoría de la selección natural explicaría estos casos a partir de la variabilidad genética y el concepto de especiación. 7. Se podrían obtener a través de procesos de selección artificial, en los que se realizaran cruzas entre las semillas de las plantas productoras de los tomates más atractivos estéticamente. Se sugiere trabajar con estas ideas a partir de la investigación de casos o artículos que permitan conocer nuevos avances científico-tecnológicos, como la transgénesis, que protagoniza hoy muchos procesos de transformación por selección artificial. 8. La observación se puede explicar a partir de los conceptos de migración y especiación. El istmo habría permitido el traslado de individuos de esta especie, que luego, de acuerdo con las barreras geográficas o presiones ambientales, pudieron resultar en variaciones de la especie. 9. Chimpancés: 98,5%; orangutanes: 96,9%; gorilas: 18

98,4%; gibones: 96%.

Página 50 Actividades de integración 1. Producción personal de los estudiantes. 2. Tal como se ha mencionado previamente, todos los seres vivos presentan un origen o ancestro común. Desde esta perspectiva, puede analizarse la presencia de estructuras similares en especies diferentes y, considerando la teoría de la selección natural, podría interpretarse que fue una característica favorable y heredable. 3. No es correcto hablar de la adquisición de patas, pues al hacerlo se recaería en la idea de que un carácter puede adquirirse y heredarse. 4. Actividad de resolución personal de los estudiantes. Se sugiere la socialización de las respuestas. Es probable que los estudiantes plasmen en sus diseños la necesidad de comprobar si pueden reproducirse entre sí. Por eso, será fundamental identificar qué procedimientos elegirían para comprobarlo, y cómo registrarían y analizarían los resultados para la elaboración de sus conclusiones. 5. En el caso de que favorecieran su desplazamiento, aumentaría exponencialmente el número de individuos. Si, en cambio, las volviera lentas y fáciles de capturar, se reduciría el número de individuos, con riesgo de extinción. a . En cada caso, la reducción del número de individuos portadores de la característica determinaría la tasa reproductiva, favoreciendo el aumento o la disminución de individuos. b . Si las malformaciones no fueran heredables, no habría evolución. c . Si las ranas con malformaciones no lograran reproducirse, las características permanecerían en los individuos que las portan y no existiría la posibilidad de perdurabilidad. 6. Actividad de resolución personal de los estudiantes. Será importante que en el texto puedan reconocerse las teorías transformistas de la evolución, y, entre ellas, las diferencias que existen. De este modo, podrá luego desarrollarse con mayor profundidad la teoría de la selección natural.

BIOLOGÍA

Unidad 3. El origen de la vida

Introducción Esta unidad se centra en el estudio del origen de la vida en nuestro planeta. Se presentan las diferentes explicaciones que imperaron en las comunidades científicas a través del tiempo. Este enfoque historiográfico permite consolidar una imagen de ciencia como producción humana, emergente del contexto sociohistórico y cultural, y entender la multiplicidad de factores que influyen en la producción de conocimiento. Además, refuerza la noción de provisionalidad del conocimiento, que permite entender la ciencia como una forma de explicar el mundo y no como generación de verdades absolutas. La primera aproximación al estudio del origen de la vida se realiza a través de una de las ideas que mayor tiempo de construcción requirió en las ciencias naturales: un ser vivo proviene de otro ser vivo. Se presentan las explicaciones espontaneístas y los experimentos que se realizaron para corroborarlas o refutarlas. En este sentido, y al momento de analizar los diferentes eventos históricos, es importante trabajar con los estudiantes el contexto sociohistórico de referencia y no realizar juicios de valor a la luz de los conocimientos actuales. Por ejemplo, la “receta para fabricar ratones” de Van Helmont nos resulta hoy descabellada, pero, en su época, plantear un diseño experimental para sustentar una explicación era una innovación. Una vez establecida la idea que relaciona a todo ser vivo con otro preexistente, se analizan las diferentes explicaciones sobre el origen de los primeros seres vivos. Estos contenidos permiten discutir con los estudiantes, por un lado, cómo trabajan los científicos; y, por otro, la noción biológica de emergencia. Quizás uno de los objetivos más relevantes del trabajo didáctico de estas nociones sea la construcción de esta idea de emergencia, que nos permite comprender que somos mucho más que compuestos químicos organizados. Los temas de esta unidad suelen despertar gran interés en los estudiantes, por lo que se sugiere usar actividades que favorezcan el debate argumentativo. En relación con el origen de la vida, el debate puede derivar en discordancias entre ciencia y religión. Dada la sensibilidad de la temática, se sugiere recordar que la ciencia es una construcción humana que provee explicaciones provisionales y que no es función del docente determinar qué está bien y qué no lo está, o en qué deben creer los estudiantes.

Ideas básicas a construir por los estudiantes • Todo ser vivo proviene de otro preexistente me-

diante la reproducción. • Se denomina generación espontánea a la teoría que postulaba que los seres vivos podían surgir de la materia inerte. • La mayor parte de la comunidad científica actual acepta que los primeros seres vivos podrían haberse originado a partir de la reorganización

de compuestos químicos en las condiciones imperantes en la Tierra primitiva. A esta teoría se la conoce como evolución prebiótica o abiogénesis. Otras explicaciones postulan su procedencia extraterrestre (panspermia). • Hasta el día de hoy, en ningún experimento se pudo obtener células autónomas a partir de los compuestos químicos que las constituyen.

19

Solucionario

Página 51 ¿Cómo se originaron los primeros seres vivos en el planeta? ¿Qué significa “generación espontánea de la vida”?

Observó muestras de agua de lluvia, de agua estancada, de su propia saliva y líquido seminal. Además de microorganismos, observó espermatozoides.

Estas preguntas tienen como objetivo relevar las concepciones alternativas de los estudiantes, por lo que todas las respuestas deberán ser consideradas válidas al momento de la socialización.

Generación espontánea vs. biogénesis

Página 52 ¿Cuál fue la explicación de Aristóteles al origen de los seres vivos? ¿Hay alguna relación entre entelequia y fijismo? Aristóteles propuso que los seres vivos provienen de otros seres vivos pero también de la materia inerte, debido a la existencia de una fuerza capaz de dar vida, a la que llamó entelequia. El fijismo postulaba que las especies fueron creadas por un acto divino y no cambian a través del tiempo. La entelequia puede entenderse como parte de este acto divino; de hecho, Aristóteles defendió las ideas de fijismo.

Notas de laboratorio. Experiencia n.° 3 1. Frascos destapados: al estar en contacto con el aire, las moscas pueden depositar sus huevos y se forman gusanos. Frascos cerrados: al evitar el contacto con las moscas, no se producen gusanos. Frascos semitapados: las moscas depositan sus larvas sobre la tela que tapa los frascos y es allí donde se desarrollan los gusanos. 2. La experiencia de Redi muestra que solo se producen gusanos cuando la carne está en contacto con el aire y las moscas pueden depositar en ella sus huevos, y no, en cambio, si se evita el contacto entre el animal y la carne. Esto pone en duda la generación espontánea. En: http://bit.ly/EDVB2052 se encuentra disponible el video que complementa esta actividad. Más recursos audiovisuales en: www.fuera-de-serie.com.ar

Página 53 ¿De qué lugares obtuvo las muestras Van Leeuwenhoek? ¿Habrá encontrado algo más que microorganismos? 20

1. Científico

Año del experimento

Procedimiento

Resultados

Teoría que sostenía

Needham

1745

Llenó botellas con caldos calentados por dos minutos y cerró los recipientes con tapones de corcho.

Aparecen microorganismos en los caldos.

Generación espontánea

Spallanzani

1769

Mismo procedimiento que Needham, pero calentó los caldos durante más tiempo.

No aparecen microorganismos.

Biogénesis

Schulze

(Tiempo después)

Colocó carne hervida en recipientes por los que circulaba aire que antes había atravesado soluciones ácidas.

No aparecen microorganismos.

Biogénesis

Schwann

(Tiempo después)

Colocó carne hervida en recipientes por los que circulaba aire caliente.

No aparecen microorganismos.

Biogénesis

2. Según Spallanzani, Needham no hirvió durante tiempo suficiente los caldos utilizados. 3. Para eliminar los microorganismos presentes en ella. 4. Needham: sostiene que los seres vivos surgen de la materia en descomposición, por lo que su diseño no contempla la circulación de aire ni el tiempo de hervor (dos variables que impiden el desarrollo de microorganismos). Spallanzani: quería comprobar que los microorganismos ya están presentes en la carne y en el aire, por lo que calienta el caldo durante más tiempo. Schulze: sostiene que los microorganismos que se desarrollan en el caldo provienen del aire, por lo que expone el aire a una solución ácida con capacidad de eliminar microorganismos. Schwann: considera que los microorganismos están en el aire y, por eso, utiliza aire caliente.

Página 54 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 4 1. El caldo inicial contiene microorganismos, por lo que no es estéril. Se esteriliza al calentarlo en la llama. 2. La forma del cuello de los tubos impide la circula-

BIOLOGÍA

ción de los microorganismos a través del recipiente. Por eso, no contaminan el caldo. 3. El diseño de Pasteur contemplaba la libre circulación de aire a temperatura ambiente en los recipientes, y, aun así, no se observaban microorganismos. Esta evidencia contradecía la principal crítica de los espontaneístas, que afirmaban que el calor destruye la entelequia presente en el aire.

Página 55 ¿Qué significa la flecha verde del esquema? Representa el proceso por el cual se formaron las primeras células a partir de moléculas orgánicas.

mente los aminoácidos glicina y alanina (indispensables para la vida tal y como la conocemos) en condiciones similares a las de la Tierra primitiva. Este objetivo fue alcanzado exitosamente.

Página 59 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 5 1. Actividad de resolución personal de los estudiantes. 2. ¿Dónde se coloca el agua a calentar? En el recipiente de forma redondeada de la figura (balón de destilación o matraz de fondo redondo). ¿Cuáles son esos gases? Metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), amoníaco (NH3), hidrógeno (H2).

Página 57 ¿Por qué no aparecen en el gráfico los otros gases de la atmósfera primitiva? ¿Qué porcentaje suman los gases que sí se muestran?

¿Contiene gas oxígeno? ¿Por qué? No contiene gas oxígeno ya que no era un componente de la atmósfera primitiva.

Gases como el amoníaco y el sulfuro de hidrógeno, que se encontraban en altas concentraciones en la atmósfera primitiva, no se incluyen en los gráficos actuales ya que actualmente su presencia en la atmósfera es muy escasa. Suma un 100%.

¿Qué fenómeno de la atmósfera se relaciona con la condensación? La formación de nubes y la lluvia.

Página 58 ”La aparición de la vida era inevitable” ¿Por qué le habrán dado el Nobel a Urey antes de hacer este famoso experimento? Urey recibió el premio Nobel, en 1934, por la obtención de deuterio y el aislamiento de agua pesada.

¿Qué investigó Fermi? Investigó en física cuántica, nuclear y de partículas, y en mecánica asistida.

¿La bomba de la Segunda Guerra Mundial?

¿Qué fenómeno natural simulan las descargas? Las tormentas eléctricas, específicamente los rayos.

¿Qué moléculas se espera que aparezcan en ese recipiente? Aminoácidos. 3. Un líquido estéril es aquel que no contiene microorganismos, los cuales están constituidos y producen como parte de su metabolismo los compuestos químicos que se espera obtener en la experimentación. Por eso, es necesario trabajar en condiciones de esterilidad. 4. La atmósfera está representada por el frasco redondeado donde se colocaron los gases. El océano sería el frasco con forma de botella en la parte de abajo del dispositivo (matraz Erlenmeyer).

Sí.

5. Concluyeron que, en las condiciones imperantes en la Tierra primitiva, se podrían haber formado compuestos orgánicos.

1. Miller trabajó con un diseño experimental propuesto por Harold Urey para el estudio del origen del Sistema Solar. Como su trabajo se relaciona con la teoría postulada por Oparin y Haldane, se suele decir que su experimento “prueba” esta teoría.

Página 61 Vida extraterrestre, de ficción

2. El objetivo del experimento era obtener principal-

Se han encontrado numerosos compuestos orgánicos. Estas no son pruebas de la existencia de vida extraterrestre, ya que los seres vivos no son solo un 21

conjunto de compuestos orgánicos.

Página 62 ¿Qué predicen los modelos de Oparin y de Fox? ¿Se pusieron a prueba? ¿Se cumplieron sus hipótesis? Los modelos predicen la formación de una membrana selectiva que separe a los sistemas precelulares del medio externo y permita mantener su composición química interna. Ambos modelos se pusieron a prueba y se cumplieron sus hipótesis.

¿Estos materiales serán más simples que las moléculas de la mezcla de Oparin? ¿Serán más convenientes para la recreación del origen de las células? Las proteínas están compuestas por cadenas de aminoácidos, por lo que podríamos decir que los segundos son químicamente más simples que los primeros. Además, dada su composición, los aminoácidos también pueden considerarse químicamente más simples que los hidratos de carbono.

Página 65 ¿Entonces la fotosíntesis no es la respiración de los organismos verdes? Correcto. La respiración no es la fotosíntesis.

¿Hay organismos que respiran sin oxígeno? Sí.

Página 67 Actividades de repaso 1. Sí. 2. Van Leeuwenhook. A partir de este descubrimiento, algunos científicos siguieron sosteniendo ideas espontaneístas, pero otros propusieron a estos organismos como los responsables del origen de vida en materia en descomposición. 3. Experimento 1: Needham. Quería probar que los seres vivos se generan de la materia en descomposición y llegó a la conclusión de que su hipótesis era correcta. Experimento 2: Spallanzani. Quería probar que los seres vivos provienen de otro ser vivo y, en 22

consecuencia, que la hipótesis de generación espontánea era incorrecta, y llegó a la conclusión de que su hipótesis era correcta. 4. La objeción fue planteada por Needham. Para descartarla, Pasteur diseñó un dispositivo que permitía el flujo continuo de aire. 5. El agua del jarrón no es un caldo primitivo. Los paramecios aparecen en el agua de un florero porque, al colocar las flores, se contamina el agua con paramecios, que luego proliferan gracias a los nutrientes presentes en el florero. 6. a. Concuerda con las teorías de evolución prebiótica o abiogénesis. b. Los primeros organismos capaces de utilizar la energía lumínica fueron bacterias fotosintéticas, que se nutren mediante el proceso de fotosíntesis. c. El oxígeno, producto de excreción del metabolismo fotosintético, lentamente se acumuló en el agua y pasó luego a la atmósfera, cambiando su composición, formando la denominada capa de ozono y generando las condiciones que propiciaron la evolución de la mayoría de las especies actuales. 7. Producción personal de los estudiantes.

Página 68 Actividades de integración 1. a. La madre se expresó de forma espontaneísta, ya que considera que el pan generó los hongos. b. Concordando con las ideas de Pasteur, Esteban le explicaría a su madre que el pan se contaminó con hongos microscópicos (o sus esporas) presentes en el aire. c. Producción personal de los estudiantes. 2. a. Identificando las imágenes de izquierda a derecha y de arriba abajo, el orden sería: f, d, e, c, a, b. b. Abundantes gases volcánicos: d y f. Abundante vapor de agua: d, e, f. Agua líquida: todas. Moléculas orgánicas simples: todas. Moléculas orgánicas complejas: todas. Caldo primitivo: d, e, f. Coacervados: e. Unicelulares heterótrofos: c. Unicelulares autótrofos: a. LUCA: c. Pluricelulares heterótrofos: b. Pluricelulares autótrofos: b. Abundantes tormentas eléctricas: d, e, f. Bajas radiaciones: a, b. 3. Producción personal de los estudiantes.

BIOLOGÍA

Unidad 4. Estructura celular

Introducción Esta unidad se centra en el estudio de la célula como unidad básica de constitución de los seres vivos, la construcción histórica de esta noción y las técnicas actuales que permiten su estudio. Nuevamente, la mirada historiográfica propuesta en el capítulo permite mostrar una imagen de la ciencia como construcción colectiva y provisional. Además, permite establecer claramente las relaciones que se establecen entre ciencia y tecnología, ya que los diferentes descubrimientos relacionados con las células y su estructura son concordantes con el desarrollo de los instrumentos que permiten su observación. Esta unidad es una clara oportunidad para profundizar la noción de modelo como herramienta teórica que permite representar, explicar y predecir el mundo. Es importante diferenciar, por un lado, los modelos de la porción de realidad que teorizan y, por otro, los modelos científicos de los escolares. Por último, muchas veces los estudiantes repiten la frase “unidad básica de constitución de los seres vivos” sin comprender sus implicaciones. Por eso, se sugiere trabajar desde el establecimiento de las relaciones entre los procesos observables a nivel organísmico y su correspondiente a nivel microscópico celular, sin que esto implique caer en descripciones detalladas de la morfología y la fisiología celular, y recordando que aprender ciencias no es solamente aprender nombres difíciles. Una relación muy potente e interesante para establecer con los estudiantes es la constitución atómico-molecular de las células y la función de nutrición.

Ideas básicas a construir por los estudiantes • Todos los seres vivos están compuestos por célu-

las y productos secretados por estas. La célula es la organización básica de la vida. Toda célula proviene de otra célula. Cada célula contiene la información genética necesaria para su desarrollo y funcionamiento, que se transmite a la siguiente generación celular. • Se denomina unicelulares a los organismos formados por una sola célula y pluricelulares a los formados por más células. • Las células son diferentes en forma, tamaño y función, pero todas contienen ciertos componentes básicos: están rodeadas por una membrana celular, poseen citoplasma y material genético. • Las células están formadas por diferentes compuestos químicos, denominados biomoléculas. • Para estudiar las células, se utilizan modelos. Los modelos escolares de célula procariota y eucariota (animal y vegetal) presentan todos los

componentes que podría tener cada una de estas células, lo que no significa que todas los tengan. • Las células eucariotas poseen un núcleo en el que está el material genético y varias organelas, con diferentes funciones. • Las células vegetales son un tipo de célula eucariota. Su membrana plasmática se encuentra rodeada por una pared celular. Poseen cloroplastos, donde se produce la fotosíntesis. • Las células de los hongos son un tipo de célula eucariota. Poseen una pared celular, de composición diferente a la de las plantas. • Las células procariotas no poseen núcleo y su membrana plasmática está rodeada por una pared celular. Poseen ribosomas y plásmidos, pero no otras organelas. • Las células realizan funciones como la respiración, la excreción y el transporte de sustancias dentro de sí mismas y con el exterior.

23

Solucionario

Página 73 ¿En qué se parecen las imágenes del microscopio de distintos organismos? ¿En qué se diferencian?

Páginas 78 y 79 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 7

Actividad de resolución personal de los estudiantes.

3. Los cromosomas solo son visibles durante la multiplicación celular.

Página 75 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 6 1. La hipótesis fue que el corcho posee estructuras porosas similares a las de la madera. 2. c. 3. Son de mayor tamaño que las bacterianas y de menor tamaño que la mayoría de las células animales.

Página 76 La construcción colectiva de la Teoría Celular 1. 1820-1830. Raspali postula que toda célula deriva de otra célula. Dutrochet descubre cómo se realiza el pasaje de agua a través de la membrana celular y propone que las células de los vegetales y los glóbulos de los animales son equivalentes. Amici perfecciona las técnicas de observación de células. 1831. Robert Brown observa un cuerpo esférico en células de orquídea. Lo denominó núcleo celular. 1839. Postulación de dos principios de la Teoría Celular por Schwann y Schleiden. Purkinje denomina protoplasma al contenido de las células y perfecciona los métodos de fijación que permiten observar células al microscopio. 1856. Virchow postula que toda célula animal proviene de otra célula animal y que toda célula vegetal proviene de otra célula vegetal. 1860. Los experimentos de Pasteur confirman lo postulado por Raspali. Siglo xx. Se postula que todas las células contienen la información genética necesaria para su desarrollo. 2. Primer principio: Todo en los seres vivos está formado por células o productos secretados por las células. Segundo principio: La célula es la unidad básica de organización de la vida. Tercer principio: Las células solo se originan de otras células vivas. Cuarto principio: Cada célula contiene toda la información genética (hereditaria) necesaria para su desarrollo y funcionamiento, y esta se transmite a la siguiente generación celular. 3. a. Primer principio. b. Cuarto principio. c. Tercer principio. d. Segundo principio. 24

1. y 2. Resolución personal de los estudiantes.

4. Cuando se hizo el preparado, algunas levaduras se estaban reproduciendo asexualmente por gemación. Los otros seres vivos unicelulares de las imágenes son los paramecios y las bacterias del yogur. 5. La pared celular. 6. Se puede inferir que el preparado de filamento de moho blanco está teñido porque se ve azul y el moho es blanco. El de elodea no está teñido, porque es una planta y se ve verde. 7. No todas las células animales tienen forma más o menos esférica, ni todas las células vegetales tienen forma rectangular. Luego, si se utiliza la palabra “cajita” para referirse a una célula vegetal y “bolsita” a una animal, no podría haber una “bolsita” dentro de una “cajita”, ya que no hay una célula animal dentro de una vegetal. En cambio, si se considera que la “cajita” representa la pared celular y la “bolsita” la membrana plasmática, podría decirse que dentro de las “cajitas” de las plantas hay una “bolsita”, ya que las células vegetales poseen tanto pared celular como membrana plasmática.

Página 80 ¿Cuántos nanómetros son 1 mm? 1.000.000 nm.

Página 81 Biomoléculas: orgánicas e inorgánicas 1. Se sugiere remitir a los estudiantes a la página 80 del libro. Biomoléculas: electrónico. Tejido vegetal: electrónico u óptico. Vacuolas: electrónico u óptico. Átomos de oxígeno: estrictamente hablando, los átomos no pueden verse con un microscopio, ya que son un modelo teórico. 2. Se los denomina orgánicos porque están compuestos por los mismos átomos y moléculas que componen a los seres vivos.

BIOLOGÍA

Página 82 ¿Qué barra representa cada biomolécula? 75% agua, 15% proteínas, 3% lípidos, 2% carbohidratos, 2% ARN, 1% sales minerales, 0,5% ADN.

¿Cuáles son las biomoléculas principalmente energéticas? ¿Y cuáles son las que forman estructuras? Los carbohidratos aportan energía inmediata y también la reservan. Los lípidos son moléculas energéticas de reserva. La degradación de las proteínas también produce energía. Los carbohidratos forman estructuras, al igual que los lípidos y las proteínas.

¿Qué biomoléculas son activadoras de reacciones del metabolismo? Principalmente las enzimas, que son un tipo de proteína, pero también cumplen esta función las hormonas de origen lipídico.

Página 87 Nobel de Medicina por revelar el misterio del “tráfico” celular 1. De acuerdo con el texto, el tráfico se realiza en “pequeñas burbujas rodeadas de membrana”. No se especifican sus tipos, pero en la imagen se observan vesículas digestivas, de secreción y de transporte. No se mencionan las vacuolas, los lisosomas ni los peroxisomas asociados a esta función. 2. Las vesículas digestivas podrán contener enzimas que participen en procesos metabólicos celulares. Las secretoras, sustancias que deban salir de las células hacia otras células del cuerpo. Las de transporte, sustancias que deban desplazarse dentro de la misma célula. Las vesículas se originan en el retículo endoplasmático y en el complejo de Golgi. 3. El núcleo contiene el material genético en el que se encuentra la información que determina el transporte de sustancias en vesículas. 4. Este tipo de transporte participa en funciones como la liberación de insulina, la sinapsis neuronal y las defensas del organismo. Conocer su funcionamiento permite intervenir, por ejemplo, en enfermedades producto de su deficiencia.

Página 88 ¿Todas las células tendrán la misma cantidad de mitocondrias? ¿Cuáles tendrán más mitocondrias? ¿Por qué? No. Aquellas que participan en funciones relacionadas con un alto requerimiento energético, como las células musculares o los espermatozoides, poseen mayor cantidad de mitocondrias.

Página 89 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 8 1. El extracto es verde, ya que contiene clorofila. 2. Los resultados pueden variar, pero es esperable obtener xantofilas y carotenos (pigmentos amarillo-anaranjados y rojizos) y ficocianinas (pigmentos azules a púrpura). En: http://bit.ly/EDVB2089 se encuentra disponible el video que complementa esta actividad. Más recursos audiovisuales en: www.fuera-de-serie.com.ar

Página 92 ¿Cómo se relacionan los componentes de la membrana celular con el transporte de sustancias y otras funciones? Cada componente de la membrana participa en funciones específicas. Por ejemplo, proteínas que intervienen en el transporte activo y pasivo, glucoproteínas que actúan como receptores para sustancias que provienen del medio extracelular, lípidos esteroides cuya presencia determina la fluidez de la membrana, etc.

Página 93 ¿Se trata de imágenes obtenidas con MET o con MEB? ¿Por qué? Las imágenes no son tridimensionales, por lo que fueron obtenidas con MET.

Página 94 ¿El antecesor universal es LUCA? Sí.

Página 95 Actividades de repaso 1. Producción personal de los estudiantes.

25

2. Hooke. 1665. Célula. Observación de esqueleto de célula muerta, a la que llamó célula. Sí. Schwann. 1839. Teoría celular. Los seres vivos están formados por células. Las células son las unidades básicas de la vida. Sí. Virchow. 1856. Teoría celular. Toda célula proviene de otra preexistente. Sí. Knoll. 1831-1839. Microscopía. Desarrollo del primer microscopio electrónico. Sí. Berzelius. 1807. Nomenclatura química. Propone la clasificación de compuestos químicos en orgánicos e inorgánicos. Sí. Wöhler. 1828. Biosíntesis. Síntesis de compuestos orgánicos a partir de inorgánicos. Sí. Margulis. 1967. Origen de células eucariotas. Teoría de endosimbiosis. Sí. Singer. 1974. Estructura de la membrana plasmática. Modelo de mosaico fluido. Sí. 3. La b no puede concluirse, ya que la tabla no muestra información sobre las organelas. 4. Rótulos a la izquierda: membrana plasmática, envoltura nuclear. Rótulos a la derecha: retículo endoplasmático, núcleo, ribosoma. 5. Agua, membrana semipermeable, menor concentración, atravesar, mayor concentración, transporte pasivo. 6. Producción personal de los estudiantes. Se espera que relacionen sus respuestas con la teoría endosimbiótica, las mitocondrias y los cloroplastos.

Página 96 Actividades de integración 1. Metabolismo: conjunto de reacciones que tienen lugar en una célula. Por ejemplo, la respiración celular. Biomoléculas: compuestos químicos que componen a los seres vivos, por ejemplo, las proteínas. Cromatina: material genético en disposición laxa dentro del núcleo celular. Pigmentos accesorios: sustancias químicas que participan en la captación de la energía lumínica. Por ejemplo, xantofilas. Clorofila: pigmento de color verde que capta la energía lumínica durante la fotosíntesis. Se encuentra, por ejemplo, dentro de los cloroplastos 26

de las células vegetales. Endocitosis: proceso por el cual ingresan materiales a una célula. Carioteca: membrana que rodea al núcleo de las células. ADN: biomolécula que porta la información genética; en células eucariotas, se encuentra dentro el núcleo, y, en procariotas, en inclusiones citoplasmáticas. ARN: biomolécula que interviene en la síntesis de proteínas. ATP: molécula que contiene en sus enlaces la energía química que es utilizada en procesos celulares. RER y REL: retículos endoplasmático rugoso y liso, respectivamente. Son organelas celulares que participan en funciones como el empaquetamiento de las proteínas. Peroxisomas: organelas celulares que intervienen en el metabolismo de los lípidos. Centriolos: orgánulos que participan de la reproducción celular. Citoesqueleto: estructura del citoplasma, formada por proteínas, que provee soporte a la célula. Flagelo: estructura en forma de cola que participa en la locomoción de ciertas células. Glucosa: biomolécula que interviene en la respiración celular. Citosol: parte líquida del citoplasma de la célula. 2. a. Si las membranas biológicas no fueran flexibles, las células no podrían aumentar su tamaño. b. Si el citoplasma estuviera en estado sólido, no se produciría el movimiento de sustancias dentro de las células. c. Si se extraen los ribosomas presentes en el RER, entonces no se producirá la síntesis ni el transporte de proteínas en general dentro de la célula. d. Si la membrana plasmática fuera totalmente permeable, la célula recibiría todos los componentes del medio extracelular. e. Si el complejo de Golgi no fabricara vesículas, la célula no tendría vesículas. f. Si los centríolos no formaran el huso acromático, la célula animal no podría duplicarse. 3. Producción personal de los estudiantes.

BIOLOGÍA

Unidad 5. La pluricelularidad

Introducción Por lo general, resulta dificultoso comprender aquellos temas asociados con el origen de la vida y su diversificación. Como consecuencia, se diseñan diversas estrategias didácticas que intentan reproducir adecuados contextos para la interpretación y construcción de los aprendizajes. Sin embargo, en ocasiones, el mal uso de esas estrategias puede implicar una mayor dificultad. Por eso, se sugiere el diseño de unidades, secuencias o situaciones didácticas que refieran, por ejemplo, el uso de modelos o de imágenes que puedan acompañar a las lecturas e interpretaciones que se desarrollen. También es de suma importancia la consideración de espacios de reflexión individual y conjunta, que favorecen a los estudiantes en la metacognición de sus procesos de aprendizaje y al docente en la metarreflexión de su labor. En este capítulo, se desarrollan conceptos específicos y estrategias para su abordaje didáctico, como la introducción del estudio de los seres vivos a partir del uso de niveles de organización y complejidad. En este caso, será fundamental la orientación docente acerca de la consideración de los niveles como una oportunidad de organización para el estudio y la comprensión de las diversas estructuras, órganos, individuos, etc. No comprender los niveles y propiedades emergentes como herramientas de estudio y análisis puede provocar nuevos obstáculos epistemológicos que confundan en lugar de favorecer la construcción. Por ejemplo, la expresión “el sistema respiratorio humano se encuentra en…” parecería considerar al sistema respiratorio como un conjunto de órganos, cuando en realidad recibe el nombre de sistema cuando analizamos las interacciones que se producen entre esos órganos, que son las estructuras concretas existentes. Por otra parte, en esta unidad se promueve el análisis histórico-científico de diversas teorías que explican el origen de la pluricelularidad. Este análisis representa una interesante oportunidad para considerar la multiplicidad de miradas y el carácter perfectible de la ciencia. Además, el capítulo expresa una gran posibilidad de vinculación de la disciplina con temas de debate cotidiano, como la explicación del proceso de mitosis y su vínculo con el uso de células madre en la producción y mejora de tratamientos terapéuticos. Este tipo de abordaje permite el diseño y la concreción de herramientas didácticas que favorecen una formación cultural y ciudadana para la vida actual.

Ideas básicas a construir por los estudiantes • El origen de la pluricelularidad se produce como

• En los seres vivos pluricelulares existen células

resultado de presiones selectivas sobre organismos unicelulares. • La aparición de la pluricelularidad determinó el desarrollo de la biodiversidad. • El medio interno es fundamental para la interacción de los seres vivos con el ambiente en el que se encuentran.

totipotentes capaces de diferenciarse. • A partir de las células totipotentes se favoreció el diseño y desarrollo de tratamientos terapéuticos. • La mitosis es un proceso de reproducción celular que genera como resultado dos células hijas con información genética altamente similar a la presente en la célula progenitora.

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Solucionario

Página 97 ¿En qué se distinguen los cigotos de diferentes animales? ¿Cómo se multiplican las células? ¿Cómo se desarrolla un organismo pluricelular desde una única célula hasta un individuo completo? El objeto de estas preguntas es relevar las concepciones alternativas de los estudiantes, por lo que todas las respuestas deben ser consideradas válidas al momento de la socialización.

Página 99 ¿Cuál será la forma más rápida de enfriar un litro de agua, poniendo en la heladera una botella de un litro o dos botellas de medio? Poniendo dos botellas de medio litro.

¿Cuál sería la superficie total de contacto con el exterior de ese grupo de cuerpos? 24 μm2.

Página 103 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 9 1. Permitió analizar la pregunta que titulaba la experiencia. Puede inferirse a partir de los resultados obtenidos que, por fagotrofia, puede inducirse la formación de colonias, que en este caso representan una ventaja adaptativa para no perecer frente a los fagótrofos. 2. Significa que determina una variable novedosa en las condiciones del ambiente característico, que podría determinar una condición limitante para su supervivencia y desarrollo. En: http://bit.ly/EDVB2103 se encuentra disponible el video que complementa esta actividad. Se encuentran otros recursos audiovisuales en: www.fuera-de-serie.com.ar

Página 104 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 10 1. Se mantuvieron vivas porque contaban con los nutrientes necesarios, que les permitían, además, realizar el proceso de fermentación para la obtención de energía. 2. Los cúmulos son acumulaciones o agrupaciones. 3. El cultivo se centrifuga para lograr obtener por separado los componentes del medio. Esto es 28

posible por una propiedad específica de cada componente llamada densidad. En este caso, se logrará separar a las levaduras. 4. Se evidencia a partir de la cooperación entre los integrantes de la colonia. Así, pudo observarse la supervivencia y reproducción de algunos individuos y la muerte de otros. En consecuencia, puede garantizarse la permanencia de la colonia. 5. Debido a la supervivencia y reproducción de algunos individuos, y la muerte de otros. En: http://bit.ly/EDVB2104 se encuentra disponible el video que complementa esta actividad. Se encuentran otros recursos audiovisuales en: www.fuera-de-serie.com.ar

Página 107 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 11 ¿Por qué será? Porque los meristemas son tejidos que se encuentran en constante proliferación. 1. La B corresponde a una interfase. Ninguna corresponde a una citocinesis, puesto que en ninguna se aprecia la estrangulación del citoplasma. 2. a. Telofase. b. Interfase. c. Metafase. d. Profase. e. Anafase. El orden sería: b, d, c, e, a. En: http://bit.ly/EDVB2107 se encuentra disponible el video que complementa esta actividad. Se encuentran otros recursos audiovisuales en: www.fuera-de-serie.com.ar

Página 109 ¿Qué hay de cierto sobre las células madre? 1. Las células madre son células indiferenciadas que existen en diferentes órganos y que se multiplican durante largos periodos, pudiendo diferenciarse en células especializadas. Existen células madre en el estadio de embrión y también en el de organismo adulto. 2. Significa que es una célula indiferenciada con alto potencial de especialización. 3. A nivel individuo, existen probabilidades de rechazo inmunológico. A nivel sociedad, la manipulación de la información por parte de algunos medios de comunicación acerca de los tratamientos existentes

BIOLOGÍA

y, en algunos casos, acerca de tratamientos promocionados que no tienen una validación confirmada y de sus resultados prometedores, genera falta de confianza ante la ciencia como una herramienta de desarrollo social y nos permite detectar la urgente necesidad de construcciones de reflexión crítica frente a nuestro consumo de medios.

Página 113 ¿Cómo es el proceso por el cual los animales pasan de ser un cigoto a individuos de millones de células altamente organizadas? 1. Las etapas que constituyen la diferenciación comienzan con un primer periodo de división celular, que es seguido por la especialización de las células para formar tejidos bien diferenciados y, finalmente, por la integración del individuo con su forma característica, y sus tejidos y órganos. 2. Roux postuló que cada una de las primeras células del embrión originaba partes específicas del organismo completo. 3. Al separar las dos células resultantes de la primera división del cigoto y obtener de cada una de ellas dos embriones completos, Driesch logró demostrar la naturaleza no mosaica del desarrollo en huevos de erizo de mar.

Página 114 Mórula

sin cavidad interna

Blástula

con cavidad llena de líquido y forma esférica

Gástrula

forma de copa invertida hueca

¿Qué es el blastocele? ¿Qué origina? Es una cavidad llena de líquido que origina la blástula, cuyas células reciben el nombre de blastómeros.

Página 115 Actividades de repaso 1. Puede interpretarse como una ventaja la diferenciación de órganos y estructuras, y, como consecuencia, la biodiversidad actual. Podría interpretarse como una desventaja la dependencia de la célula a nivel organismo, pues no podría

sobrevivir como unidad de vida. Sin embargo, no necesariamente esta situación implicaría una desventaja si asumimos como ventaja la diversificación de la vida que proporciona. 2. a. I. Debido a la aparición de la pluricelularidad, la biodiversidad aumentó exponencialmente. b. I. La diferenciación celular permite cumplir funciones específicas y diversas, que garantizan las condiciones necesarias para el desarrollo de la vida. c. I. La tendencia evolutiva en los organismos pluricelulares fue el aumento en la complejidad. d. C. e. I. Un organismo pluricelular no podría obtener los nutrientes del exterior sin un medio interno. 3. Puede vincularse a la fagotrofia, pues las condiciones adversas del medio presionan selectivamente y desencadenan la agrupación de los individuos en colonias, cuyos individuos cooperan por la supervivencia de la colonia. 4. De células indiferenciadas. Podrían compararse a las células madre hematopoyéticas, o a las presentes en tejidos embrionarios o anexos. 5. Clases de tejidos Conectivos

Células poco modificadas

Función

Epiteliales

Glandular. De revestimiento.

Protección. Secretar sustancias.

Conectivos

Cartilaginosos. Adiposo, óseo, sanguíneo.

Formar órganos de sostén. Favorecer el transporte de sustancias.

Musculares

Cardíaco, estriado y liso.

Conformar al tejido cardíaco. Conformar a los músculos esqueléticos. Favorecer el movimiento de los órganos internos involuntarios.

Nervioso

Neuronas, células gliales.

Coordinar el organismo. Conducir y transmitir información en forma de impulsos nerviosos. Proteger y llevar nutrientes a las neuronas.

Células muy modificadas

6. Agregado celular: primer nivel dentro de la organización pluricelular; las células que lo conforman están poco diferenciadas. Células totipotentes: células indiferenciadas que pueden especializarse. Colonia: agregado celular cuyas células son semejantes entre sí y no prensentan altos grados

29

de especialización. Se encuentran asociadas y desarrollan en forma conjunta sus funciones. Función: representa el o los procesos en los que interviene la estructura analizada. Micelio: estructura vegetativa de los hongos que interviene en el proceso de nutrición. Niveles de complejidad pluricelular: modelo de organización para el estudio de los organismos pluricelulares; se trata de un modo de organizar a los individuos con características similares que favorece su estudio. Órgano: estructura formada por tejidos con una función unificada; por ejemplo, el corazón, los pulmones, el estómago, etc. Plasmodio: masa citoplasmática con múltiples núcleos, rodeada por una membrana. Sistema de órganos: modelo de organización que facilita la comprensión y el estudio de los órganos que conforman a un individuo y sus posibles interacciones. Los sistemas de órganos no tienen existencia real. Talo: cuerpo de una planta simple o de un alga sin raíces, hojas ni tallos verdaderos. Tejido: conjunto de células diferenciadas y especializadas en realizar una función o más, que se forman a partir de las células madre durante el desarrollo embrionario. 7. 1. Centriolos. 2. Cromatina. 3. Nucleolo. 4. Carioteca o membrana nuclear. 5. Huso mitótico. 6. Migración de los centriolos. 7. Condensación de la cromatina y diferenciación de los cromosomas. 8 y 9. Desorganización de la membrana nuclear. 10. Acoplamiento de los cromosomas al huso mediante los centrómeros. 11. Desplazamiento de los cromosomas por las fibras del huso. 12. Ubicación de los centriolos en los polos celulares. 13 y 14. Ubicación de los cromosomas en la placa ecuatorial del huso. 15. Placa ecuatorial de la célula. 16 y 17. Separación de las cromátidas hermanas e inicio de la migración hacia los polos celulares. 18. Formación de la placa por la que luego se producirá la división citoplasmática. 19. Reorganización de la membrana nuclear, ahora en 30

cada núcleo hijo. 20. Reorganización del material genético, ahora nuevamente reconocible como cromatina.

Página 116 Actividades de integración 1. a. La aparición de los primeros animales considerados verdaderos organismos pluricelulares, junto con las plantas y los hongos, ocurrió en el Paleozoico, hace aproximadamente 600 millones de años. b . Existen tres hipótesis: la colonial, la plasmodial y la de la fagotrofia. c . Dos ejemplos serían el cangrejo y el ser humano. Los primeros representarían un nivel de complejidad menor, porque presentan menores niveles de especialización que los seres humanos. d . El desarrollo embrionario de los animales comparte un patrón de especialización que atraviesa los procesos de diferenciación y gastrulación. e . Un sinónimo es cigoto. Solo lo forma una célula. f . Actividad de resolución gráfica individual. Es importante que se reconozca, en las producciones, la diferenciación de los estados de mórula, blástula y gástrula. 2. La mitosis corresponde a un proceso de reproducción a través del cual se producen dos células hijas con idéntico material genético al de las células progenitoras. Sucede en todas las células eucariotas, con excepción de las gametas. Los estudiantes deben dibujar la etapa denominada anafase, en la que se produce la distribución de la información hereditaria a las células hijas. 3. Cigoto | Blástula | Gástrula | Cultivo celular | Diferenciación en glóbulos rojos | Diferenciación en neuronas | Diferenciación en células musculares a . Se cultivan células totipotentes, pues puede observarse su diferenciación en distintos tipos celulares. b . Están representadas dos fases: blástula y gástrula. c . En las dos primeras flechas hubo división celular; en las últimas tres, diferenciación.

BIOLOGÍA

Unidad 6. La reproducción de los seres vivos

Introducción Esta unidad se centra en el estudio de una de las características que diferencian a los seres vivos de la materia inerte: la capacidad de reproducción. Es interesante trabajar el posicionamiento lingüístico que diferencia “capacidad de reproducción” de “los seres vivos se reproducen”. Esta última expresión es característica del modelo de ser vivo que se construye en los primeros años de la primaria. En los ciclos superiores, se espera que este modelo evolucione y contemple la reproducción como potencialidad. Un epítome que puede utilizarse para el trabajo de esta noción es la mula, un híbrido producto de la cruza de una yegua y un burro, y que es prácticamente estéril. Sin embargo, nadie dudaría de que la mula es un ser vivo. Un análisis similar puede realizarse considerando mujeres que, ya sea por decisión propia o por disfunciones, no tienen hijos. El capítulo incluye una reseña historiográfica sobre la construcción de los conceptos y modelos sobre reproducción. Esto permite trabajar con los estudiantes una imagen de la ciencia como provisional, como construcción emergente de los contextos socio-histórico-culturales en los que se produce. La reproducción sexual y la asexual se presentan en relación con los distintos seres vivos, lo que facilita la contextualización de la enseñanza y del aprendizaje. Se sugiere trabajar hacia una comprensión de que copulación y reproducción sexual pueden ocurrir de forma independiente, y la primera no es condición necesaria para la segunda, con la intención de promover la evolución del análisis antropocéntrico, que suele primar en los estudiantes. Además, se sugiere generar situaciones de aprendizaje que favorezcan la reflexión sobre el rol de la reproducción sexual en la generación de biodiversidad.

Ideas básicas a construir por los estudiantes • Todo ser vivo proviene de otro ser vivo mediante

la reproducción. • Las explicaciones de la ciencia sobre el origen de

los seres vivos y la reproducción fueron cambiando en el tiempo. • La reproducción sexual es aquella que involucra la unión de células sexuales (gametos). Los gametos femeninos se denominan óvulos (en los animales) y oosferas (en las plantas). Los gametos masculinos se llaman espermatozoides (en los animales) y anterozoides (en las plantas). • La copulación es el acto mediante el cual el macho introduce sus células reproductivas dentro del cuerpo de la hembra. No es indispensable para la reproducción sexual. • La gametogénesis es el proceso por el cual se

forman los gametos femeninos (oogénesis) y masculinos (espermatogénesis). En ella, se produce la recombinación genética. Como consecuencia, todos los gametos portan información genética diferente. • La fecundación es la fusión de un gameto femenino y uno masculino que da origen a un nuevo ser. Puede ocurrir dentro del cuerpo de la hembra o fuera de este. Cuando las personas intervienen en este proceso, la fecundación se denomina artificial. • En la reproducción asexual no se forman gametos ni se produce el intercambio de material genético. Los nuevos organismos poseen el mismo material genético que los progenitores y se los llama clones. • La gemación, la fragmentación, la fisión binaria y la reproducción vegetativa son algunas formas de reproducción asexual.

31

Solucionario

Página 121 ¿Cómo se reproducen los caracoles? ¿Qué otros tipos de reproducción conocen? Estas preguntas tienen como objeto relevar las concepciones alternativas de los estudiantes, por lo que todas las respuestas deben, en principio, ser consideradas. Se sugiere, además, la socialización de estas respuestas.

Página 123 ¿Los caracoles copulan? Algunas especies de caracoles copulan.

Notas de laboratorio. Experiencia n.° 12 1. La discusión acerca de la forma en que ocurre la fecundación que se sostenía en la época de Spallanzani se centraba en el papel de los óvulos y de los espermatozoides. Los espermistas sostenían que era en el espermatozoide donde se encontraba preformado el nuevo individuo, mientras que los ovistas proponían que el individuo se encontraba preformado en el óvulo. Por eso, colocar ambas células juntas, pero evitar su contacto, y corroborar que no se produce la fecundación, brinda una información que permite descartar las hipótesis de que la reproducción es el resultado de células individuales. 2. Spallanzani eligió trabajar con ranas porque en ellas la fecundación es externa, a diferencia de lo que ocurre en muchos otros animales, como los perros. Esto le permitió, por un lado, manipular la fecundación y, por otro, respetar la forma en que ocurre en la naturaleza. En: http://bit.ly/EDVB2123 se encuentra disponible el video que complementa esta actividad. Se encuentran otros recursos audiovisuales en: www.fuera-de-serie.com.ar

¿Qué pasaría si las células sexuales no tuvieran la mitad de cromosomas que las células del resto del cuerpo? Durante la fecundación se produce la fusión de los cromosomas de cada progenitor. A partir de células haploides (que poseen solo la mitad de la carga cromosómica) se producen células diploides (que poseen toda la carga cromosómica). Si, en cambio, las células sexuales tuvieran toda la carga cromosómica (ambos pares de cada cromosoma), el número de cromosomas se duplicaría en cada fecundación y crecería de forma exponencial a través de las generaciones. En la siguiente tabla se muestra cómo crecería la carga cromosómica si las células sexuales no fueran haploides. Generación

Gameto femenino

Gameto masculino

Cigoto

1

2n

2n

4n

2

4n

4n

8n

3

8n

8n

16n

Página 126 ¿Los embriones de todas las especies tendrán células totipotentes? ¿Por qué? Las células totipotentes son las que poseen la información genética que les permite diferenciarse (cambiar su forma y función) y formar todos los tejidos del nuevo ser vivo. Si estas células no se encontraran presentes en el embrión, no se produciría la diferenciación celular.

Página 127 Usos veterinarios de la fertilización artificial

Página 124 ¿Puede ser que los caracoles de la laguna no se diferencien a simple vista?

1. Spallanzani investigó, por ejemplo, sobre la generación espontánea, la digestión y la regeneración de partes del cuerpo en ciertos animales.

Sí, a simple vista, no siempre es posible diferenciar caracoles macho de caracoles hembra.

2. Las células de los embriones con estas características son totipotentes y no se encuentran todavía diferenciadas. Por esta razón, pueden ser utilizadas en la gemelación y asegurar la viabilidad del procedimiento.

Página 125 ¿Qué diferencias hay en la gametogénesis en ambos sexos? 32

La principal diferencia radica en que en la oogénesis se produce una única célula sexual por cada célula precursora, mientras que en la espermatogénesis se producen cuatro.

BIOLOGÍA

Página 131 Los incendios forestales favorecen la reproducción de las coníferas ¿Puede decirse que la apertura de las piñas con el fuego es una adaptación de ciertas coníferas? Explicar cómo podría haber evolucionado esta característica mediante selección natural. En ciencias naturales, las adaptaciones son características que poseen los seres vivos que, en ciertas condiciones del ambiente, favorecen su reproducción diferencial. En el caso de las coníferas, la apertura de las piñas durante el aumento de la temperatura causado por el incendio permite que las semillas se dispersen y germinen en un terreno donde no hay, prácticamente, otros organismos vegetales. De esta forma, la competencia por los recursos del ambiente (nutrientes como el agua, por ejemplo) es escasa y las semillas tienen mayor probabilidad de desarrollarse. Para comprender la evolución de esta característica debemos considerar la ocurrencia de incendios como factor de selección. Supongamos que en un ambiente determinado poblado por diversas especies vegetales ocurren incendios con mucha frecuencia. Aquellas plantas que posean piñas que permanecen cerradas durante el incendio y luego se abren liberando sus semillas, se reproducirán diferencialmente y dejarán mayor cantidad de descendientes que aquellas que no posean esas características. Entonces, esta adaptación se transmitirá y se mantendrá a lo largo de las generaciones, transformándose en una adaptación o característica adaptativa.

Página 132 ¿Los gemelos son clones? Los gemelos monocigóticos son considerados clones naturales.

Página 136 Clonación made in Argentina 1. Pampa se considera un clon porque contiene el mismo material genético que el feto de raza Jersey del que se extrajeron las células que fueron utilizadas en el procedimiento. 2. Un animal clonado posee el mismo material genético que otro animal. Por el contrario, un animal

transgénico posee en su ADN material genético (genes) de otra especie de seres vivos, que fue introducido artificialmente en su genoma. 3. Actividad de resolución personal de los estudiantes. Se sugiere trabajar con sitios como: www.argenbio.org | www.porquebiotecnologia.com.ar | www.facebook.com/ConicetDialoga | www.inti.gob.ar | www.inta.gob.ar | www.biosidus.com.ar

Página 137 Actividades de repaso 1. a. Reproducción sexual: tipo de reproducción que involucra la unión de células sexuales masculinas y femeninas. Origina individuos similares a los progenitores. b . Reproducción asexual: tipo de reproducción que no involucra la unión de células sexuales masculinas y femeninas. Produce individuos idénticos al progenitor. c . Gametos: células sexuales que intervienen en la reproducción sexual de ciertos seres vivos. d . Gametogénesis: proceso por el cual se produce la formación de células sexuales o gametos. e . Fecundación: proceso en el cual se produce la unión de células sexuales masculinas y femeninas, y se forma el cigoto. f . Gónadas: órganos productores de gametos. g . Oosfera: célula sexual o gameto femenino. h . Prótalo: estructura productora de gametos que se origina a partir de la germinación de las esporas de los helechos. i . Clon: organismo que comparte el mismo ADN con otro de su misma especie. j . Espermatozoide: célula sexual o gameto masculino. 2. a. Incorrecta. Se denomina espermatogénesis al proceso de formación de gametos masculinos en animales. b . Incorrecta. En el proceso de oogénesis se forma un solo gameto. c . Incorrecta. Durante la fecundación, como consecuencia de la mezcla del material genético de dos organismos, se forman individuos parecidos a sus progenitores, pero no completamente iguales. 33

d . Incorrecta. Luego de la fecundación, el cigoto comienza a fragmentarse formando primero dos células (llamadas blastómeros o blastocitos), que se dividen en otras dos células, y así sucesivamente. Los blastocitos son células totipotentes porque se diferencian (cambian de forma y función) y forman todos los tejidos del nuevo individuo.

3.

Definición

Ejemplo

Ovíparos

Ovovivíparos

Vivíparos

Las crías se desarrollan dentro de huevos que se depositan en el ambiente.

Las crías se desarrollan dentro de huevos que permanecen en el interior del cuerpo de la hembra hasta el momento del nacimiento.

Las crías se desarrollan dentro del cuerpo de la hembra hasta el momento de su nacimiento. Hay aporte de nutrientes y oxígeno.

Ranas

Escarabajos

Mamíferos

placentarios

4. Estigma

Antera

Estilo

Óvulos

Filamento

Ovario

5. Gametos | clones | rizomas, estolones y tubérculos | esporas | hongos | fisión binaria | partenogénesis | fragmentación | gemación 6. a. Incorrecta. Se denomina espermatogénesis al proceso de formación de gametos masculinos en animales. b . Incorrecta. Durante la fecundación, como consecuencia de la mezcla del material genético de dos organismos, se forman individuos parecidos a sus progenitores, pero no completamente iguales. c . Incorrecta. Los blastocitos son células totipotentes porque se diferencian (cambian de forma y función) y forman todos los tejidos del nuevo individuo.

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Página 138 Actividades de integración 1. Se espera que los estudiantes consideren: • Incorrecto el argumento de Luna, ya que en la partenogénesis el óvulo no es fecundado y puede producir todos individuos hembra, todos machos o de ambos sexos. • Correcto el argumento de Manu, ya que no verían huevos fecundados. • Incorrecto el argumento de Javi, ya que en la partenogénesis los hijos son genéticamente iguales a la progenitora. En consecuencia, deberían considerar correcto el argumento de Sole. 2. En este caso no es posible distinguir machos de hembras, ya que todos los individuos poseen ambos órganos sexuales y producen tanto gametos femeninos como masculinos. 3. a. Luego de la fecundación y formación del cigoto, las células comienzan a dividirse y el tamaño del cigoto cambia. En la primera división, se forman dos células, que pueden distinguirse mediante la utilización de un microscopio. b . Luego de que un espermatozoide penetra en un óvulo, se producen cambios en la zona pelúcida que impiden el ingreso de otro espermatozoide. Por esta razón, no es posible que un mismo óvulo sea fecundado por más de un espermatozoide. c . Lo que se observa como fragmentación es el proceso de segmentación que sufre el cigoto, en el que comienza a aumentar el número de células que componen el cigoto. d . Los blastómeros son las células que se forman durante la segmentación. e . Las células totipotentes son aquellas que poseen la capacidad de diferenciarse, es decir, de cambiar de forma y función. Esta diferenciación permite la formación de todos los tejidos del nuevo organismo.

BIOLOGÍA

Unidad 7. Reproducción y evolución

Introducción En este capítulo se trabajan, desde un enfoque evolutivo, las diferentes formas de reproducción de los seres vivos. Analizar la biota actual y sus características reproductivas a la luz de los postulados de la Teoría Sintética de la Evolución permite generar propuestas áulicas superadoras de las tradicionales actividades de descripción y clasificación. Dado el rol relevante de la reproducción sexual en la generación de biodiversidad, se focaliza el análisis en las bases genéticas implicadas en ese proceso y en las explicaciones que la comunidad científica acepta en relación con su surgimiento y evolución. Es importante recordar que, al analizar la diversidad de estructuras y comportamientos observables en los seres vivos, priman en los esquemas de pensamiento de los estudiantes concepciones finalistas, vitalistas y antropocéntricas, que se constituyen en obstáculos epistemológicos. Otro de los factores que pareciera contribuir a la generación de obstáculos epistemológicos es el uso de ciertos términos en el lenguaje cotidiano con un sentido diferente del que tienen en ciencias naturales. Por ejemplo, adaptación se suele usar cotidianamente para referirse a acciones volitivas (“me estoy adaptando a la nueva escuela”) y expresiones como “los seres vivos se adaptan al ambiente” parecieran reforzar esta idea de voluntad. Por otro lado, es común utilizar expresiones como “aparecieron los primeros autótrofos”, dando por sentado que los estudiantes entienden por ellas lo mismo que nosotros. Para el profesor, la frase “surgen las plantas con flor” no explicita, pero sí implica, adaptaciones sujetas a presión de selección natural. En los estudiantes, estos esquemas explicativos deben ser construidos mediante intervenciones didácticas puntuales y específicas.

Ideas básicas a construir por los estudiantes • El intercambio de material genético y su mezcla

• La selección intrasexual ocurre entre individuos

en la fusión de los gametos en la fecundación es uno de los principales procesos que explican la diversidad de seres vivos. Otro proceso muy importante son las mutaciones. • Se denomina selección sexual a la noción propuesta por Charles Darwin (y aceptada por la mayor parte de la comunidad científica hoy en día) que permite explicar la existencia de ciertas características de los seres vivos que se constituyen adaptativas al momento de la reproducción. • Se denomina características adaptativas a los aspectos morfofisiológicos o comportamentales que determinan que, en ciertas condiciones del ambiente, los seres vivos que los poseen puedan sobrevivir y dejar mayor descendencia.

de la misma especie y sexo que compiten por aparearse con el sexo opuesto. La selección intersexual describe la selección de pareja reproductiva sobre la base de ciertas características físicas. • Se denomina hermafroditas a los seres vivos que poseen tanto órganos reproductivos masculinos como femeninos. • Se denomina estrategia reproductiva al modelo de análisis que utilizan los ecólogos para estudiar las relaciones reproductivas que se establecen en el interior de las poblaciones, y entre estas y el ambiente. Se diferencian estrategas r (reproducción frecuente y en gran cantidad, alta mortandad, escaso cuidado de las crías) y estrategas k (reproducción poco frecuente, pocas crías que son muy cuidadas).

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Solucionario

Página 139 ¿En qué estadio del desarrollo están las ranas infectadas por el parásito? El parásito infecta a las ranas cuando están en su estadio de renacuajos.

¿Qué adaptaciones le permiten al parásito desarrollarse en los distintos hospedadores? Esta pregunta permite relevar las concepciones previas de los estudiantes, por lo que todas las respuestas deberán considerarse válidas durante la socialización.

Página 142 ¿Si las ranas hembra prefirieran reproducirse con los machos de patas múltiples, qué tipo de selección habría? En este caso operaría la selección sexual denominada epigámica o intersexual.

Página 149 Un eslabón encontrado 1. En el artículo se muestran las diferentes hipótesis que la comunidad científica propuso para explicar el origen y la filiación evolutiva de la planta Psilotum. 2. Si bien en un principio los científicos consideraban que Psilotum podía estar emparentada con las primeras plantas vasculares que habitaron nuestro planeta (considerando ciertas características morfológicas como la ausencia de raíces y la presencia de tallos reducidos y ramificación dicotómica), los datos obtenidos en investigaciones a nivel molecular (en las que se compara el ADN de las especies entre las que se quiere establecer el parentesco), permitieron descartar esta hipótesis. En la actualidad, los científicos consideran que estos organismos vegetales podrían haberse originado a partir de la relación simbiótica entre helechos primitivos y hongos. A esta idea se refiere el epígrafe que acompaña la imagen de Psilotum en el texto. 3. La línea de tiempo podría incluir los siguientes eventos: 3.000 millones de años. Surgimiento de microorganismos fotoautótrofos. Surgimiento de los cloroplastos por endosimbiosis entre cianobacterias y eucariotas. 36

En el período comprendido entre el surgimiento de los microorganismos fotoautótrofos y las primeras plantas terrestres, aparecen las primeras algas verdes, consideradas antecesoras de las primeras plantas, y surgen los primeros musgos, que habitaban cuerpos de agua dulce poco profundos y se reproducían asexualmente mediante esporas. 400 millones de años. Aparición de las primeras plantas terrestres, de reproducción asexual mediante esporas. 350 millones de años. Aparecen las gimnospermas (plantas que producen gametos y semillas en conos). 300 millones de años. Frondosos bosques formados por equisetos, helechos y árboles. 120 millones de años. Surgen las angiospermas, plantas con flores, donde se producen y preservan los gametos que, luego de la fecundación, quedan protegidos dentro de un fruto.

Página 151 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 13 1. Elaboración personal de los estudiantes. Se espera que puedan concluir que, a mayor longitud del ala, mayor distancia recorrida. 2. Elaboración personal de los estudiantes. Se sugiere guiarlos durante la comparación de resultados, estableciendo los criterios de comparación; por ejemplo, la distancia promedio recorrida por las pepas de girasol y por las sámaras, o la longitud promedio de las pepas y de las sámaras. 3. Una vez que los chicos hayan realizado la constatación y determinado que el agente de dispersión es el viento, se sugiere proponer la escritura de un texto en el que argumenten sobre las ventajas que la estructura en forma de sámara confiere para la dispersión. En este caso, podrán construir sus argumentos utilizando los datos empíricos recolectados por ellos mismos. En: http://bit.ly/EDVB2151 se encuentra disponible el video que complementa esta actividad. Se encuentran otros recursos audiovisuales en: www.fuera-de-serie.com.ar

BIOLOGÍA

Página 154 Un animal muy social: la termita ¿Qué ventajas puede tener el comportamiento social para los individuos de una población de termitas? ¿Cuáles podrían ser las desventajas? En una población de termitas, las funciones que cada individuo cumple durante toda su vida no varían. De esta manera, las termitas obreras solo construyen y reparan el termitero, las soldado lo protegen, y el rey y la reina son los encargados de perpetuar la comunidad (ya que son los únicos con capacidad reproductiva). Esta división del trabajo puede resultar beneficiosa por un lado, ya que un mismo individuo no tiene que ocupar sus recursos energéticos en más de una función. Sin embargo, podría transformarse en una desventaja si, por algún motivo, una de las castas de la población, por ejemplo, las soldado, desapareciera por completo. En este caso, toda la población quedaría indefensa ante el ataque de sus predadores naturales y podría llegar a desaparecer.

Página 155 Actividades de repaso 1. a. Diversidad biológica: también denominada biodiversidad, hace referencia a la variedad de formas de vida y adaptaciones. b . Selección sexual: término propuesto por Charles Darwin para explicar la existencia de características aparentemente poco adaptativas (como la cola del pavo real) que se relacionan con la función de reproducción de los seres vivos. c . Cortejo: en el contexto de las ciencias naturales, se denomina cortejo al comportamiento que presentan ciertos seres vivos y que les permite llamar la atención de las hembras al momento de la reproducción. d . Dimorfismo sexual: conjunto de características morfofisiológicas que distinguen a machos y hembras de una misma especie. e . Organismo hermafrodita: ser vivo que posee tanto los órganos reproductivos masculinos como los femeninos. f . Estrategia reproductiva: modelo que utilizan los ecólogos para estudiar las relaciones que se

establecen entre las poblaciones y el ambiente en relación con la reproducción. 2. Se sugiere comenzar identificando a qué se denomina reproducción sexual y diversidad biológica, y cuáles son los aspectos de la primera que permiten establecer la relación con la segunda. Luego, escribir el primer borrador del texto y, finalmente, el texto definitivo. 3. a. Correcta. b . Incorrecta. El cortejo es una forma de competencia entre individuos de igual sexo, previo a la reproducción. c . Incorrecta. En las especies que presentan dimorfismo sexual, los machos y las hembras son diferentes en apariencia y esto permite diferenciarlos. d . Correcta. 4. a. Se describe una estrategia reproductiva r, ya que las hembras poseen desarrollos embrionarios cortos, la cantidad de crías por acto reproductivo es muy elevada y muchas de estas no logran sobrevivir, dadas las condiciones adversas del ambiente. b . Se describe una estrategia reproductiva k, ya que el período de gestación es largo y la cantidad de crías por acto reproductivo es baja (una única cría, en este caso). Además, las crías son cuidadas constantemente por sus progenitores. 5. Imagen A: competencia intrasexual. Imagen B: competencia intrasexual. Imagen C: competencia intersexual. Imagen D: competencia intersexual. 6.

La Tierra se encontraba cubierta por extensos bosques pantanosos de helechos, equisetos y árboles. 3

2 Los cuerpos de agua dulce se encontraban habitados por musgos.

Las primeras gimnospermas cubren el ambiente aeroterrestre. 4

1 Surgen microorganismos capaces de utilizar la energía de la luz, el agua y el dióxido de carbono para producir sus nutrientes. 5

Surgen las primeras plantas con flores.

7. a. La polinización es el proceso por el cual el polen (que contiene los gametos masculinos) entra 37

en contacto con los órganos reproductivos femeninos, presentes en las flores. Este proceso puede ocurrir directamente, cuando las flores poseen ambos órganos reproductivos y el polen es liberado directamente sobre el estigma, o puede estar mediado por agentes naturales, como el viento y el agua, que transportan el polen. b . La autopolinización ocurre en flores hermafroditas que son polinizadas por gametos producidos en la misma flor. En la polinización cruzada, una flor es polinizada por gametos producidos en otra planta. c . En la polinización cruzada, el polen es transportado de una flor a otra, por el agua, el viento o a través de ciertos animales. A estos componentes del ambiente se los denomina agentes polinizadores, y pueden clasificarse en naturales (el viento y la lluvia) o biológicos (por ejemplo, los insectos). 8. a. Los animales consumen los frutos, que en su interior poseen las semillas. Estas semillas no son degradadas dentro del cuerpo del animal, por lo que se excretan intactas en sitios geográficos diferentes al de origen. b . La estructura que acompaña a la semilla es plana, alargada y su forma es similar a las alas de los pájaros o de los insectos. Esto facilita su dispersión por medio del viento. c . Las estructuras en forma de punta permiten su adhesión al pelaje de animales que se desplazan cerca de la planta. De esta forma, las semillas son transportadas a sitios alejados de la planta madre. 9.

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Organismos

Estructuras de protección del embrión

Anfibios

Huevos blandos y de aspecto gelatinoso. Para evitar la desecación, deben ser puestos directamente en cuerpos de agua o muy cerca de ellos.

Reptiles y aves

Huevos recubiertos por una cáscara dura (llamados amniota) que les confiere protección y les permite intercambiar gases con el ambiente e independizarse del medio acuático. Dentro del huevo, el embrión está protegido por varias membranas.

Mamíferos placentarios

El feto se encuentra en el útero materno, dentro de una estructura en forma de bolsa, llamada saco amniótico, y unido a la placenta (órgano que interviene en la nutrición fetal) a través del cordón umbilical.

10. Elaboración personal de los estudiantes. Se sugiere guiarlos para que, antes de escribir el párrafo, expliciten a qué se refiere el término ventaja adaptativa y que, en consecuencia, identifiquen las características del huevo amniota que podrían ser consideradas como ventajas adaptativas.

Página 156 Actividades de integración 1. La descripción de la muestra 2 puede corresponder a las ranas estudiadas, ya que los anfibios no presentan huevos amniotas (con cáscara dura). 2. a. Infectar estrategas r puede ser considerado una ventaja evolutiva, ya que en ellos la cantidad de crías por evento reproductivo es muy alta, lo que garantizaría la continuidad del ciclo de vida del parásito. b . La cantidad de crías por evento reproductivo en los estrategas k es baja (una o dos crías), por lo que las probabilidades de supervivencia del parásito son menores que en el caso anterior. 3. En el primer gráfico se observa que el número de individuos crece, a lo largo del tiempo, hasta que en cierto momento se estabiliza y deja de crecer. Representa una población de estrategas k cuyo número poblacional crece hasta alcanzar la capacidad de carga. En el segundo gráfico, se observan períodos de crecimiento y decrecimiento sucesivos y rápidos (el plazo de tiempo en el que ocurren es corto). Este gráfico representa una población r, ya que si bien hay muchas crías por evento reproductivo, un gran número muere debido a las condiciones ambientales. 4. Elaboración personal de los estudiantes.

BIOLOGÍA

Unidad 8. La reproducción humana

Introducción Si realizamos una mirada retrospectiva acerca de la información con la que cuenta actualmente la sociedad acerca de la reproducción humana y de las variables que la afectan, podríamos distinguir muy rápidamente cuántas ideas se han modificado a partir del desarrollo tecnológico y de la producción de nuevos conocimientos. Esta situación nos ubica en un escenario privilegiado para la comprensión y el buen uso de la información. Existen, además, numerosas controversias bioéticas en relación con la reproducción humana y los diversos recursos asociados a ella que la ciencia ofrece actualmente. Por eso, esta unidad se constituye en una herramienta de análisis capaz de orientar un debate atravesado por numerosas variables sociales. Este debate pone de manifiesto la importancia que representa la cultura científica para la comprensión del mundo actual. A lo largo de esta unidad, se recorren conceptos asociados a los sistemas (considerados como tales para su estudio) de reproducción humana, la regulación de procesos como la formación de los gametos, y la fecundación y el embarazo. También se analizan las técnicas de fertilización asistida, de clonación y de transgénesis como recursos que la ciencia ofrece a la sociedad. De este modo, se presenta una gran oportunidad de abordaje analítico para la construcción de argumentos que permitan la identificación con posturas bioéticas. En este sentido, será fundamental que el docente propicie espacios para el intercambio respetuoso de ideas, que permitan la evaluación de los argumentos construidos y que favorezcan la autorregulación de los estudiantes. Finalmente, a través del eje conductor analítico que se plantea a lo largo del capítulo, resultaría provechosa la integración de los aprendizajes construidos en espacios de reflexión acerca de la sexualidad y la salud reproductiva. Estos intercambios y elaboraciones constituyen una gran oportunidad de formación cooperativa y colaborativa, y otorgan a los estudiantes la posibilidad de analizar información útil para la toma de decisiones sobre el cuidado, la perspectiva y la valoración sobre uno mismo y sobre los demás.

Ideas básicas a construir por los estudiantes • La reproducción en los seres humanos es de ca-

rácter sexual, puesto que resulta de la interacción entre los gametos de los distintos sexos. • La gametogénesis se produce de modos diferentes en los varones y en las mujeres. • La gametogénesis siempre está regulada por la acción hormonal. • El ciclo menstrual está regulado por la interacción de distintas hormonas.

• La ovulación no siempre se produce en el mismo

momento del ciclo menstrual. • La ciencia ofrece a la sociedad diversos recursos

asociados con la posibilidad de aumentar las probabilidades de la fecundación. • Existen diversos métodos de anticoncepción. El preservativo (masculino o femenino), sin embargo, es el único método que, además, previene las infecciones de transmisión sexual.

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Solucionario

Página 159 ¿En qué condiciones es más probable que haya nacimientos múltiples? ¿Cuál es la diferencia entre gemelos y mellizos? El objeto de estas preguntas es relevar las concepciones alternativas de los estudiantes, por lo que todas las respuestas deben ser consideradas válidas al momento de la socialización.

Página 160 ¿Por qué será que los gemelos son genéticamente idénticos y los mellizos no? ¿Se formarán del mismo modo? Anotar en la carpeta ideas sobre esto.

El endometrio no presentaría las condiciones necesarias para la anidación del embrión.

¿En qué momento del ciclo puede ocurrir la fecundación? ¿Por qué? La fecundación puede ocurrir durante el periodo fértil, en la etapa de ovulación, que puede oscilar entre los días 10 y 17 del ciclo, ya que en esa etapa se produce la liberación del óvulo y se hace posible su fecundación.

¿Cuáles son gemelos y cuáles, mellizos? ¿Por qué?

Página 166 Si la relación sexual se produce dos días antes de la ovulación, ¿puede haber fecundación?

La imagen de la izquierda corresponde a mellizos porque puede diferenciarse la presencia de bolsas amnióticas diferentes. La imagen de la derecha, en cambio, pertenece a gemelos, porque ambos se encuentran en una única bolsa de desarrollo.

La fecundación podría producirse, puesto que muchas variables podrían afectar el retraso o irregularidad de la fecha esperable de ovulación. Debe considerarse, además, que los espermatozoides pueden permanecer vivos en el tracto femenino por un período de dos a tres días.

Página 162 ¿Qué fases de la espermatogénesis implican divisiones celulares y cuáles, diferenciaciones?

Página 167 ¿Los gemelos pueden tener distinto sexo?

Actividad de resolución personal de los estudiantes.

Fases de diferenciación: transformación en espermatocitos primarios, fase de espermiogénesis. Fases de división: formación por división de espermatocitos secundarios y espermátidas.

¿Los espermatozoides tienen la misma cantidad de material genético que las espermatogonias? No, poseen la mitad.

Página 163 ¿Cómo puede el útero aumentar su tamaño? El útero puede aumentar su tamaño porque es un órgano muscular y sus paredes presentan una gran elasticidad.

Página 164 Se suele decir que los folículos tienen la edad de la mujer. ¿Por qué será? ¿Será correcto afirmar eso? Esto se debe a que la ovogénesis se inicia durante el desarrollo de los embriones hembra. En realidad, lo correcto sería expresarlo como ovocitos primarios. 40

Página 165 ¿Qué sucedería si la progesterona no impidiera la liberación de LH y FSH en la fase luteal?

No.

¿Cuál será la causa de los embarazos múltiples en las maternidades de Aguas Mansas? Las causas de los embarazos múltiples pueden ser diversas. Por ejemplo, los ciclos en los que se presente doble ovulación duplican las posibilidades de embarazos múltiples. Las técnicas de fertilización asistida también aumentan las posibilidades.

¿En qué se parecen y en qué difieren con lo que se explica acá? Actividad de resolución personal de los estudiantes.

Página 168 La Ley de Parto Respetado y las dificultades en su cumplimiento 1. El artículo trata sobre los derechos de las familias, de los recién nacidos y de los hijos por nacer. 2. De acuerdo con esta ley, la madre tiene derecho,

BIOLOGÍA

entre otras cosas: a ser protagonista de su propio parto, a tener un parto natural y respetuoso respecto de los tiempos biológicos y psicológicos, a estar informada y elegir las prácticas y el suministro de medicación, a elegir quién la acompañará durante el trabajo de parto y de posparto, a tener a su lado a su hija o hijo durante la permanencia en el establecimiento, a ser asesorada acerca de la lactancia, sus cuidados y los del recién nacido. 3. Una de las posibles causas podría ser el alto capital económico que estas representan.

Página 169 ¿La alta tasa de embarazos múltiples que se registró podrá deberse a alguna técnica de fertilización asistida? Sí, por ejemplo, en la fertilización in vitro, se introduce en la cavidad uterina más de un embrión para aumentar las probabilidades de concepción.

Página 171 Gattaca: seres humanos de diseño 1. Sí, porque permite inferir los alcances del poder de la ciencia y las consecuencias que podrían generarse en la sociedad. 2. No, porque aun cuando la elección fuera con fines considerados beneficiosos (como, por ejemplo, evitar alguna enfermedad) se trataría de un caso de eugenesia que afectaría a la sociedad en su conjunto. 3. No únicamente. Las características de los seres humanos, al igual que las del resto de los seres vivos, están determinadas por la información genética y su interacción con el medio ambiente. Así, por ejemplo, dos hermanos gemelos criados en ambientes diferentes pueden presentar diferencias en la expresión de sus fenotipos.

Página 174 Programa Nacional de Salud Sexual y Procreación Responsable ¿Por qué es importante garantizar el acceso a la información? Porque solo a partir de la democratización del conocimiento puede lograrse un accionar ciudadano

crítico y reflexivo.

¿Con qué objetivos del programa se relaciona este servicio? Este servicio se relaciona con los objetivos de promover la salud sexual de los adolescentes, disminuir la morbimortalidad materno-infantil, prevenir embarazos no deseados, garantizar el acceso de toda la población a información y orientación, y contribuir a la disminución y detección precoz de ITS, VIH-sida y patologías mamarias y genitales.

Página 175 Actividades de repaso 1. a. Glándulas sexuales, ovarios y testículos. Función presente en ambos. b. Útero, presente en el femenino. c. Uretra, masculino. d. Testículos, masculino. 2. Ovogénesis

Espermatogénesis

Momento de la vida en que se produce

Comienza en el desarrollo embrionario y continúa luego en la pubertad.

Continuamente a lo largo de la vida de un varón (luego de la pubertad).

Estructuras en que se producen

Tejidos embrionarios

Testículos

Células que producen

Óvulos

Espermatozoides

3. a. I. La fecundación ocurre en las trompas de Falopio. b. I. La menstruación se produce debido a una inhibición de LH y FSH. c. I. Todos los espermatozoides tienen capacidad fecundante. d. C. e. I. El primer día de la menstruación las probabilidades de fecundación no son altas, pero de todos modos es posible que ocurra debido a numerosos factores. f. I. La fecundación puede producirse durante el periodo fértil, que oscila entre los días 10 y 17 del ciclo. 4. Si bien la incidencia de radiaciones puede afectar al desarrollo embrionario a lo largo de todo el embarazo, sus consecuencias pueden ser más dañinas en el primer trimestre, ya que es cuando se producen más transformaciones y diferenciaciones. 5. a. Los gemelos son genéticamente idénticos porque resultan de la división de las células que conforman 41

a un único embrión en una única bolsa. Por el contrario, en el caso de los mellizos, las bolsas son dos, producto de dos fecundaciones diferentes. b . Establecer la comparación en términos de tan elevada coincidencia, determina un reduccionismo, puesto que el fenotipo de los individuos no solo depende de su genotipo sino también de la interacción con el medio en el que se encuentra. 6. Existen diversas técnicas de fertilización asistida. Estas favorecen la fecundación a partir de técnicas de micromanipulación o bien mediante la inserción de los embriones fecundados in vitro. Algunas de estas técnicas pueden favorecer el aumento de los embarazos múltiples porque en ellas se favorece la ovulación o se introduce más de un embrión para aumentar las probabilidades de concepción. 7. El nivel de estrógenos aumenta y, por lo tanto, se estimula la liberación de LH y FSH. Como consecuencia, se produce la formación del endometrio. Cuando la liberación de las mencionadas hormonas hipofisiarias alcanza un pico, se produce la liberación del óvulo y culmina la etapa folicular. Ya en la fase luteal, la secreción de progesterona inhibe la liberación de LH y FSH. De este modo, el endometrio se mantiene con las condiciones adecuadas para la anidación del embrión. En este momento, en caso de que no exista la fecundación del ovocito secundario, se producirá la menstruación. 8. a. Implantación: anidación del embrión en el endometrio. b . Menstruación: liberación del endometrio al exterior cuando no existe la fecundación. c . Eyaculación: liberación del semen a través de la uretra. d . Ovulación: liberación del ovocito secundario a las trompas de Falopio. e . Alumbramiento: expulsión de la placenta, constituye la última etapa del parto. f . Fecundación: unión de los gametos sexuales femeninos y masculinos. g . Desarrollo embrionario: etapas de diferenciación y especialización de los tejidos y órganos que conforman al embrión.

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h . Embarazo: etapa que abarca el periodo desde

la concepción hasta el alumbramiento. i . Parto: etapa de culminación del embarazo, en la cual se produce la liberación del nuevo ser vivo. 9. En las producciones debe identificarse que los métodos de barrera ofrecen una limitación física mientras que los métodos químicos actúan como consecuencia de alguna sustancia. El único método que previene el contagio de las ITS es el uso adecuado del preservativo, puesto que evita el contacto de los fluidos sexuales. 10. Elaboración personal o grupal de los estudiantes.

Página 176 Actividades de integración 1. Las consecuencias de la contaminación serían más drásticas durante el primer trimestre de desarrollo embrionario, porque en esa etapa se produce la mayor cantidad de transformaciones y diferenciaciones de tejidos y órganos. 2. Si influyera sobre la estimulación ovárica, podría determinar embarazos de mellizos, pues aumentaría la liberación de ovocitos secundarios. Si, en cambio, afectara a las divisiones en las primeras etapas del desarrollo embrionario, podría producir embarazos múltiples de gemelos. 3. No es posible con la información disponible. Algunas de las posibles causas de embarazos múltiples son: fertilización asistida, edad de la mujer que concibe, consecuencias de factores incidentes sobre el desarrollo esperable en el ciclo menstrual de una mujer, etc. 4. Porque los parásitos también pueden producir afecciones en los seres humanos. 5. a. Se puede comparar con la clonación y la transgénesis. b . A través de ese mecanismo se generarán gemelos. La información genotípica sería idéntica; en cambio, la fenotípica sería resultado de la interacción de la primera con el ambiente en el que el individuo se encuentra. c . Tendrán un mayor impacto en el primer trimestre.

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Unidad 9. Herencia biológica

Introducción A lo largo de este libro, se ha recorrido un camino contextualizado en la evolución biológica y en la búsqueda de diversas teorías que, a través de la historia, intentaron responder preguntas complejas. Muchas de estas preguntas recién pudieron ser contestadas a partir de los aportes de la genética. En esta unidad se profundiza en el estudio de la genética como una disciplina esclarecedora, que se fue constituyendo en el tiempo con aportes de variada naturaleza científica y tecnológica. La descripción de la propuesta mendeliana y su vínculo con el proceso de meiosis representan una gran oportunidad didáctica para la comprensión de hechos y procesos que habitualmente se construyen en momentos diferentes. Del mismo modo, la presentación de la genética como una herramienta social que propicia el acercamiento de los ciudadanos a la ciencia en pos de la resolución de problemáticas representativas de profundas heridas sociales, favorece un análisis holístico y concreto. Por ejemplo, las abuelas y madres de Plaza de Mayo formularon un pedido a la ciencia: el desarrollo de técnicas que, a partir de la genética, permitieran garantizar la reconstrucción de “historias” hasta ese momento inconclusas. La ciencia respondió con el desarrollo de técnicas de filiación novedosas, como las que involucran el uso del ADN mitocondrial. Por otro lado, esta unidad propone retomar y ampliar el concepto de variabilidad y, en consecuencia, construir el de variabilidad genética, identificando sus causas y consecuencias. Esta propuesta de “ida y vuelta” sobre temáticas ya recorridas favorece la autorregulación de los aprendizajes por parte de los estudiantes y de los procesos de enseñanza, en una reflexión metacognitiva que permite la optimización de los resultados. Finalmente, se sugiere el uso de recursos tecnológicos como los mencionados en el libro; por ejemplo, la película “Gattaca”, en cuya trama subyace el concepto de eugenesia y sus consecuencias. Asimismo, se sugiere el uso de bibliografía de difusión general y el análisis de artículos de divulgación para su crítica reflexiva, ya que, además del logro de la reflexión sobre los aprendizajes y su traslado a situaciones ideales o reales, estas acciones se constituyen como excelentes oportunidades de evaluación formativa.

Ideas básicas a construir por los estudiantes • Los principios propuestos por Mendel permitie-

ron la comprensión de la herencia de caracteres y su vínculo con la reproducción. • El genotipo de un individuo está constituido por los alelos que representan las variantes de un gen para un carácter determinado. • El fenotipo de un individuo está constituido por sus rasgos observables y medibles, y está condicionado por su interacción con el medio en que se encuentra.

• La meiosis produce como resultado cuatro célu-

las hijas haploides. • La meiosis produce como consecuencia la varia-

bilidad genética. • Las mutaciones producen alteraciones en la información genética que pueden alterar al fenotipo. • La ciencia es una actividad humana a través de la cual pueden producirse conocimientos útiles para la sociedad.

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Solucionario

Página 177 ¿Por qué en Cândido Godói hay tantos gemelos? ¿Qué es la estadística? ¿Qué estudia la genética? El objeto de estas preguntas es relevar las concepciones alternativas de los estudiantes, por lo que todas las respuestas deben ser consideradas válidas al momento de la socialización.

Página 178 ¿Cómo puede heredarse la información a lo largo de miles de millones de años? La variabilidad genética y el proceso evolutivo explicado mediante la teoría de la selección natural permiten comprender la herencia a lo largo de miles de millones de años a través de la reproducción diferencial a nivel poblacional.

¿Cómo se produce la variabilidad poblacional sobre la cual actúa la selección natural? ¿Por qué todos los habitantes de un pueblo pueden compartir una condición o característica? La variabilidad poblacional es la expresión de la variabilidad genética y de las interacciones que se producen entre los alelos de un gen y el ambiente en el que se encuentra el individuo. A partir de esto último, puede explicarse que exista una característica común entre los habitantes de un mismo pueblo.

¿Cómo se transmite la información desde el cigoto a las células hijas? ¿Todas las células del cuerpo tienen la misma información? Se transmite a partir del proceso de división y diferenciación de tejidos y órganos del desarrollo embrionario. Todas las células presentan la misma información genética, organizada en lo que conocemos como genoma de la especie. Las células sexuales, generalmente, presentan la mitad de cromosomas. Así, por ejemplo, en el caso de la especie humana, las células somáticas, también llamadas diploides, presentan un total de 46 cromosomas, mientras que las células sexuales o haploides presentan 23.

Página 183 Notas de laboratorio. Experiencia n.° 14 1. Al obtener este resultado, se refutaría la hipóte-

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sis de distribución independiente. Otro resultado que posibilitaría el fortalecimiento de la conclusión sería, por ejemplo, que todas las semillas fueran verdes y lisas. 2. Si se cruzan plantas de una línea pura de flores púrpuras y semillas lisas con plantas de una línea pura de flores blancas y semillas rugosas, las proporciones fenotípicas resultantes serían siempre 9:3:3:1: 9 plantas de flores púrpuras y semillas lisas, 3 de flores púrpuras y semillas rugosas, 3 de flores blancas y semillas lisas, y 1 de flores blancas y semillas rugosas. En: http://bit.ly/EDVB2183 se encuentra disponible el video que complementa esta actividad. Se encuentran otros recursos audiovisuales en: www.fuera-de-serie.com.ar

Página 188 Estadística aplicada a la biología 1. La representatividad de una muestra se refiere a que, debido a sus características, representa a la población general. 2. La relación que puede establecerse es por la falta de consideración de una muestra representativa. Debido a que, lamentablemente, es cada vez más frecuente la circulación de información no validada, es de suma importancia la democratización del conocimiento científico. De este modo, se logrará discriminar cuándo, por ejemplo, la información recibida no es producto del análisis de una muestra o caso representativos. Este tipo de consideraciones favorecería la toma de decisiones, las elecciones de los medios utilizados y la lectura reflexiva.

Página 189 Genética, estadística y derechos humanos en la Argentina 1. La eugenesia es un conjunto de acciones cuyo objetivo es el “mejoramiento” de un genoma existente. A lo largo de la historia de la humanidad, existen numerosos ejemplos de conductas eugenésicas; por ejemplo, las concepciones de “limpieza racial” que caracterizaban al movimiento hitleriano. Sería de gran utilidad ana-

BIOLOGÍA

lizar, junto con los estudiantes, el concepto de darwinismo social que subyace a estos ejemplos. Con esa mirada, será más sencillo el recorrido hacia la construcción que Penchaszadeh manifiesta cuando expresa su rechazo por estas concepciones eugenésicas y explica cómo pueden afectar a las ideas existentes sobre la genética y sus usos. 2. Los avances científico-tecnológicos permiten la comparación de perfiles genéticos a partir del genoma del individuo o de su familia. Entonces, la filiación pudo comprobarse por cotejo y establecimiento de estadísticas de similitud. Actualmente existen numerosas estrategias analíticas para la filiación y para la identificación de perfiles genéticos.

Página 193 Actividades de repaso 1. a. El 0%. Todos los conejos serán marrones. b . El 25%, es decir, aproximadamente 75 conejos. 2. La proporción resultante sería: 50% homocigota recesivo (semillas de color verde) y 50% heterocigota (semillas de color amarillo). 3. El alelo que determina el plegamiento de la lengua presenta carácter dominante, por lo tanto podrían plegarla todos los hijos con genotipo heterocigota u homocigota dominante. En consecuencia, no se cumpliría el primer principio propuesto por Mendel, que sostiene la uniformidad de la filial 1, cuya expresión sería que todos los hijos presentasen la misma condición. 4. Los fenotipos resultantes serían: moscas grises con ojos rojos: 9; moscas grises con ojos marrones: 3, moscas negras con ojos rojos: 3; y moscas negras con ojos marrones: 1. 5. Considerando que en el árbol representado no se encuentra especificado el carácter portador o enfermo de cada individuo, podría tratarse de un carácter recesivo, portado por un individuo progenitor no enfermo y por otro progenitor homocigota recesivo que la padece, indicando que las probabilidades de su herencia serían similares.

6. Mitosis

Meiosis

Células formadas

2

4

Clasificación de las células formadas

Diploides

Haploides

Estructura que se separa

Cromátidas hermanas

Etapa reduccional: cromosomas homólogos. Etapa ecuacional: cromátidas.

Similitud de la información genética

Alta similitud

Variabilidad genética

7. Célula intestinal: 48 cromosomas. Célula sexual: 24. 8. Actividad de resolución personal de los estudiantes. Todo aquello que Mendel no pudo explicar mediante la enunciación de sus principios, fue clarificado mediante la genética. La meiosis se encuentra profundamente vinculada con todo su desarrollo; de hecho, se constituye como el proceso responsable de la variabilidad genética y permite una comprensión más profunda de los principios asociados a la segregación y a la segregación independiente. El enfoque didáctico planteado en esta unidad favorece la integración de los conceptos de meiosis y las leyes mendelianas, generando, de este modo, una interesante posibilidad, al considerar a esta integración una herramienta orientadora para el diseño de secuencias didácticas potentes. 9. El genotipo está constituido por los alelos que representan las variables de un gen. La condición de dominancia o recesividad determina su expresión, es decir, el fenotipo. Este último constituye todos los rasgos observables o medibles y se encuentra determinado también por las interacciones con el ambiente. Por eso, dos hermanos gemelos pueden presentar variabilidad en este sentido. 10. Actividad de elaboración personal de los estudiantes.

Página 194 Actividades de integración 1. Las variaciones no heredables, determinadas por las presiones y/o condiciones ambientales.

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2. Los cromosomas son los “factores” descriptos por Mendel. En su segundo principio, manifiesta su segregación, que hoy reconocemos en las etapas de la división celular. Los embriólogos alemanes de principios del siglo xx pensaron que en ellos podían residir los factores hereditarios porque, a partir de avances tecnológicos como la microscopía, pudieron determinar la presencia del núcleo, de los cromosomas en él, de su organización y hasta dieron cuenta de su segregación. 3. Actividad de elaboración personal de los estudiantes. Es importante, en este caso, poder reconocer en las producciones la idea dominante de la no existencia de caracteres adquiridos heredables. Suele ser común que, frente a la indagación acerca de ideas evolutivas, se presenten más intensamente las que representan a las teorías lamarckianas. Por eso, se sugiere trabajar con los estudiantes en numerosos ejemplos que se puedan explicar a partir de distintos enfoques. Así, por ejemplo, frente a la característica “cuello de las jirafas”, se puede describir, primero, cómo fundamentaría Lamarck su existencia y permanencia en la especie, y luego realizar lo mismo con Darwin. De este modo, los estudiantes realizan una búsqueda personal de las diferencias entre ambas propuestas y se apropian de ellas para comunicarlas.

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4. La estadística permite concretar, por ejemplo, los resultados porcentuales de comparación entre perfiles genéticos y analizar la existencia de lazos familiares o la identificación de criminales. Por otro lado, es también en una herramienta que favorece la validación de las investigaciones a partir de la selección de muestras representativas. 5. Actividad de elaboración personal de los estudiantes. 6. Actividad de elaboración personal de los estudiantes. Es importante que el diseño de la experiencia considere probables genotipos, y también las posibles alteraciones que se produzcan en el fenotipo a partir de la interacción con el ambiente.

Notas: