MonografíaElaprendizajede la evolución

M' Pilar JiménezAleixandre

Universidad de Santiagode Compostela

¿Estan difícilcomprender laevolución? Elcaso de lospiojos

Aplicar la idea de cambio biológico:¿por qué hemos perdido olfato?

En este trabajo se presentan datos de una investigación sobre las dificultadesque tienen los alumnos y las alumnas de secundaria para aplicar el modelodarwinista de la evolución a ejemplos de cambio biológico. Se comparan lasideas cen trales del modelo darwinista con algunas ideas lamarckistas frecuen-tes entre el alumnado y se proponen actividades para el aula en distintos con-textos.

Applying the idea of biological change: why have we lost the sense of smell?This paper presents data from a research about the obstacJes that SecondarySchoolStudents experience when applying the darwinist model of evolution toinstances of biological change. The central ideas of the darwinist model arecompared with lamarckist ideas common in students; also tasks set in diffe-rent context are suggested.

La interpretación de los cambios que han experimentado las especies alo largo del tiempo como un proceso de selección natural constituye unmodelo de gran potencia y ha generado, desde su formuiación por Dar-win y Wallace, grandes transformaciones tanto en las teorias e investi-gaciones en bio!ogia, como en la forma de contemplar el mundo y laposición de los seres humanos en él. Esdecir, ha influido tanto en la co-munidad científica como en la opinión pública. Lapublicación de Elori-gen de las especies de Charles Darwin en 1859 originó un vivo debateen el que se mezclaban teorias cientificas y posturas religiosas, por loque se agotó la primera edición el mismo día de su aparición. La teoriade la evolución es central en la biología y es indudable el interés en quese aprenda adecuadamente.

Sin embargo, como ponen de manifiesto diversos estudios, en cas-tellano Jiménez (1991) o Manuel y Grau (1996), el aprendizaje de laevolución tropieza con numerosos obstáculos. En estos articulas se dis-cuten algunas de las dificultades especificas que plantea este modelo yse presentan propuestas que faciliten hacerles frente.

Para poner de manifiesto estas dificultades proponemos a los iec-tores y lectoras la siguiente actividad que utilizamos en las clases de di-dáctica de biología:

Esta pregunta forma parte de una prueba de biología realizada a alumnado

de secundaria. A continuación aparecen dos respuestas individuales, A y B.

En el diario El País apareció la siguiente noticia:

Un 75% de escolares sufre ataques de piojos entre otoño y Semana Santa.

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a los piojos y ahora no?

Estudiante A: Por ser un animal que tiene muchos partos, solo quedan vivos

los más fuertes, a los que no hace efecto el insecticida, y sus descendientes

son los que atacan ahora.

Estudiante 8: Frente a la mayor cantidad de insecticidas, los piojos buscan la

supervivencia y se acostumbran a ellos; esto es lo que en biologia se conoce

como adaptación, hasta que finalmente no les hace efecto, o sea que se hanvuelto resistentes al insecticida y las nuevas generaciones heredarán esto y

serán cada vez más resistentes, ya que según las leyes de Mendel las nuevas

generaciones van evolucionando hasta ser más perfectas que las primeras.

1. Escoge, como profesora o profesor cuál de las dos respuestas preferiríasrecibir, A 08.

2. Suponiendo que contase un máximo de 4 puntos, di cómo puntuarías ca-da una.

3. Identifica las ideas previas o problemas de aprendizaje que aparezcan en

la que no hayas escogido (o en ambas, si crees que los hay en las dos).

Invitamos a resolverlo, evaluando las respuestas (reales) antes de conti-nuar leyendo.

Los resultados de esta actividad, de la que se recogen datos conmuestras de profesorado en formación y en ejercicio en Jiménez (1990),indican que es difícil, incluso para personas con formación en biologia,distinguir en las respuestas entre problemas de expresión o errores depoco calado teórico e interpretaciones en términos lamarckistas. Paraevaluarlas, recordemos algunas de las ideas centrales en el modelo dar-winista resumidas en la tabla 1.

La respuesta A ofrece una explicación en términos de elevado nú-mero de descendientes, supervivencia diferencial de portadores de unrasgo (antes de la exposición al insecticida) y nueva población formadapor los descendientes de estos. La mayoría de las personas indican queutiliza incorrectamente el término «partos)), generalmente atribuidosolo a las hembras vivíparas (más que incorrecto es inusual, el DRAEre-gistra, como segunda acepción de «parir)), «aovar)), poner huevos). Sí esinadecuado referirse a los piojos resistentes como los más ((fuertes)),confusión muy frecuente entre el alumnado. Pero en cuanto al modelodarwinista es correcta en lo esencial.

En cuanto a la respuesta B, se trata de una interpretación de lasdenominadas lamarckistas, puesto que explica la supervivencia en tér-

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Tabla 1, Algunas ideascentrales de las interpretaciones darwinista y lamarckista

IDEAS CE~TRALES MODELO DARWINISTA MODELO LAMARCKISTA

Variabilidad Hay diferencias heredadas entrelos individuos de una misma espe-cie, no son idénticos.

Excesiva descendencia En la mayoria de las especiesnacen muchos más descendientes

de los que pueden sobrevivir.

Supervivenciadiferencial

Los individuos que presentan cier-to rasgo (mejor adaptados) apor-tan más descendientes a la

siguiente generación (preadapta-ción).

Cambiosen la poblaciónCambia la población, aumentandoo disminuyendo la proporción deindividuos con uno u otro rasgo(portadores de uno u otro alelo).

Los individuos de una especieadquieren todos o pierden todos unrasgo a la vez.

Losdescendientesde los seresvivossobreviven todos o casi todos.

Todos los individuos están un pocomás adaptados en cada generacióny se acostumbran al medio (posta-daptación).

Cambian los individuos adquirien-do o perdiendo un rasgo dado (quees heredado por la descendencia).

minas de herencia de caracteres adquiridos (<<sehan vuelto resisten-tes»), Define incorrectamente la adaptación como «acostumbrarse al in-secticida» e incluye otras ideas de tipo finalista y antropomórfico (<<másperfectasll, «buscan la supervivencial¡), Lacausa del cambio en la pobla-ción se atribuye a los cambios individuales -y heredables- en organis-mos que pasarian a ser resistentes en respuesta a la exposición alinsecticida.

Ambas respuestas son reales y, ante este problema, las lamarckis-tas son las más frecuentes (2/3 o más) tanto entre alumnado de secun-daria como universitario (Jiménez, 1991). Si al profesorado le resultadificil escoger entre ambas, en parte se debe a una escasa reflexión so-bre las diferencias entre el modelo darwinista y ellamarckista (y sobrela persistencia del segundo). y en parte a que en el perfil conceptual demuchas personas (incluyendo docentes) pueden, como indica Mortimer(2000) coexistir ambos modelos.

¿Quéobstáculos encuentra la utilización de este modelo? ¿Sontodaslas situaciones de cambio biológico igualmente difíciles de interpretar?

Aprender unmodelo espoder aplicarlo:jirafas y caballos

El alumnado puede tener dificultades para explicar una situación decambio biológico, un caso de evolución como el incremento de la resis-tencia a los insecticidas y, al mismo tiempo, ser capaz de definir la evo-lución en los términos en que aparece en los libros de texto o incluso deinterpretar casos poco problemáticos. Esto es un ejemplo más de la di-ferencia entre aprender un modelo o teoria de forma declarativa y ser

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capaz de aplicarlo o transferirlo a situaciones nuevas, distintas de loscontextos en los que se ha aprendido. Puede expresarse de otra formadiciendo que el aprendizaje está situado, que es difícil disociar el cono-cimiento conceptual de las situaciones en las que se aprende y se usa.Sin embargo muchas veces se ilustra un modelo con un único ejemplo yno se proponen a los estudiantes ejercicios de aplicación a distintoscontextos, dando por supuesto que pueden hacerlo automática mente.

Además de esta dificultad de carácter general, que puede mani-festarse en el aprendizaje de la fotosíntesis o de la ecologia, hay otrasespecíficas del modelo de selección natural, como las ideas que se resu-men en la tercera columna de la Tabla 1. Cabe señalar, en primer lugar,que en esta tabla no se recogen las que tienen que ver más directamen-te con la herencia, por ejemplo las mutaciones o la herencia de los ca-racteres adquiridos, objeto del trabajo de Ayuso y Banet en este mismonúmero, y en segundo lugar, que algunas de las ideas que llamamos la-marckistas son implícitas; en muchos casos no se manifiestan por partedel alumnado, sino que forman parte del razonamiento implícito querespalda una determinada interpretación. A continuación se discutenbrevemente:

o Variabilidadfrente a uniformidad:nos parece que si los alumnosy alumnas ven como única explicación posible que los indivi-duos se transformen es porque no comprenden que puede haberalgunos que ya posean determinada característica (resistencia,por ejemplo). Aunque conocen la existencia de diferencias in-traespecíficas, suelen pensar en la herencia como en un meca-nismo que conserva las semejanzas y no, como es el caso,también las diferencias. Recordemos la larga polémica entre losmodelos clásico (mayoría de loci con homocigosis) y equilibrado(heterocigosis en gran número de loci). Sólo desde finales de ladécada de los 60 se dispuso de técnicas que han permitido cuan-tificar la variabilidad genética.

o Excesivadescendencia:es un requisito para la supervivencia di-ferencial (si todos sobreviven, las proporciones se mantienen es-tables). Es posible que la experiencia cotidiana del alumnadosobre esta cuestión -especie humana, animales domésticos- leslleve a suponer que lo normal es que sobrevivan todas las crías.

o Supervivenciadiferencial:es la idea clave para comprender laselección natural, pero está mucho más extendida la creencia encambios individuales y graduales, «cada vez))«un poco más) (re-sistentes, oscuros, etc.)

o Cambios en la población: alteraciones en las proporciones dediferentes genotipos. Probablemente una de las razones para

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Algunassuge-renciaspara elaula: el color de

los pollitoso elolfato de laspersonas

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interpretar las transformaciones como cambios individualestiene que ver con las dificultades para conceptualizar procesosque, a escala de la vida humana, resultan imperceptibles. Ade-más, el alumnado tiende a pensar en términos deterministas, node probabilidades.

Puesto que la interpretación de la selección natural requiere integrar,entre otras, estas complejas ideas, no es extraño que aparezcan dificul-tades al aplicar lo aprendido a otros casos. Así por ejemplo, los estu-diantes atribuyen el aumento de longitud del cuello de las jirafas a lolargo del tiempo a la supervivencia diferencial, mientras, en la mismaprueba, atribuyen el aumento de altura de los caballos (a partir de unantepasado aproximadamente del tamaño de un conejo) a un estira-miento gradual para huir de los predadores (Jiménez, 1992). Está claroque dos cuestiones que, para el profesorado, son la misma, son percibi-das por el alumnado como si fuesen distintas. Creemos que estas dife-rencias se explican porque el ejemplo de las jirafas aparece en grannúmero de libros de texto o materiales de divulgación, mientras que elde los caballos les resulta nuevo.

En otros casos, las dificultades para transferir lo aprendido a otroscontextos pueden tener que ver también con la forma en que se perci-ben vertebrados e invertebrados; así el caso de los piojos es más dificilde interpretar que la cuestión de si unos ratones pierden la cola trascortársela durante varias generaciones (Jiménez y Fernández, 1989).

y todo ello vuelve a lIevarnos a la pregunta ¿Qué podemos haceren clase?

La mayoría de los ejemplos de cambio que se presentan en clase o en loslibros son casos en que la población, después de cambiar, presenta un ras-go que supone una ventaja, como un color más oscuro en un ambientecontaminado (polilla geómetra) o unas patas más largas. En nuestra ex-periencia (Jiménez, 1992) los problemas que presentan el caso opuesto,como el siguiente, son los que resultan más difíciles para el alumnado.

La mayoría de los pollitos de las gallinas son de color amarillo. Lascrías deavesde la mismafamilia que viven en libertad son pardas,moteadasy man-chadas(color de camuflaje).Teniendoen cuenta que unosy otros tienen losmismosantepasados,¿cómoexplicasque lascríasde unosy otros tengan co-lorestan distintos?

La mayoría de los estudiantes atribuyen el color amarillo a causas comola comida, por ejemplo maíz amarillo, o al color de la paja en los galli-

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neros. La idea de que entre las aves silvestres podría haber algunasamarillas que en el ambiente natural apenas tendrían posibilidad de so-brevivir parece resultarles demasiado compleja.

Creemos que lo primero que el profesorado ha de abordar de formaexplícita es la existencia (y enorme frecuencia) de las interpretacioneslamarckistas. No se trata de pedir al alumnado que interprete un ejem-plo de cambio, como el melanismo en los insectos o la resistencia a losantibióticos de las bacterias, para a continuación hacerles ver que están«equivocados)),sino poner de manifiesto que se puede interpretar de dis-tintas formas, que históricamente ha habido una explicación (la lamarc-kista) que constituyó un avance en comparación con el fijismo, aunqueha sido superada. Sin embargo en muchos casos ni los libros de texto nila forma de enseñar atienden a estas cuestiones, pues ocuparse de teorí-as no vigentes parece como «perder el tiempo!). Pedirles que interpretendistintos ejemplos desde el modelo darwinista y desde el lamarckistapuede ayudar a que sean conscientes de qué perspectiva usan, de su pro-pio perfil conceptual, contribuir a que controlen su aprendizaje.

Los problemas a resolver y casos a interpretar tienen que estar si-tuados en contextos variados: animales y plantas, vertebrados e inver-tebrados, cuestiones anatómicas, modificaciones de tamaño, forma,color y fisiológicas; rasgos que constituyen una ventaja y otros que, enun ambiente dado, resultan indiferentes. También es conveniente in-cluir actividades de simulación que faciliten la aplicación del modelo,como la siguiente, adaptada de Bishop y Anderson (1986) de la que re-producimos un extracto.

los escarabajos-cuentasMaterial para cadaequipo:. Un cuadradode tela estampada(por ejemplo un pañuelo bandanamejica-

no).. Cuentasde vidrio pequeñas(de bordar) de dos colores,uno igual al fondo

de la tela.

Los escarabajos-cuentas viven en prados floridos, se alimentan de polen y son

comidos por pájaros, que devoran cada año la mitad de la población. Los es-

carabajos-cuentas se reproducen sexualmente una vez al año, en junio, y cada

pareja produce dos crías. Simularemos cuatro generaciones y sus ciclos dedepredación y reproducción:

1. Contad 20 cuentas azules y 20 rojas y echad las al azar sobre el prado: 40

escarabajos.

2. Dos personas hacen de pájaros, que vuelan sobre el prado, y capturan un

escarabajo cada vez. Cada uno tiene que tomar los primeros 10 que vea

en el menor tiempo posible.

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3. Contad los escarabajos que quedan de cada color (anotad los para com-

pararlos con los de la clase). Para cada par añadid dos del mismo color (si

hay uno impar, no se reproduce).

Repetid los pasos 2 y 3 tres veces más. ¿Cuántos quedan de cada color?

¿Qué color otorga una ventaja reproductiva? Explícalo y diseña una

prueba para comprobar tu explicación.

4.

Las simulaciones facilitan la comprensión de ideas clave: que los esca-rabajos individuales no cambiaron, sino que lo han hecho las proporcio-nes en la población. Si se ha utilizado, por ejemplo, tela azul. repetir elproceso usando tela roja -prueba que podrian diseñar los estudiantes-:la conclusión son unos resultados opuestos.

También resulta productivo el análisis de noticias de prensa, comolas que aparecen a continuación, bien para discutir la frecuencia de lasinterpretaciones antropomórficas y lamarckistas, en ambas, bien paraponer de manifiesto que la selección natural no es cosa del pasado yque tiene grandes implicaciones sociales, en la segunda:

Sobre el incremento de la resistencia a los insecticidas, una pro-fesional de la medicina, especialista en salud pública, explica por quédesaconseja las colonias:

Dejaspocacantidadde insecticida en el pelo, de maneraque el piojo, le-jos demorir, aprendey sehaceresistente(ElPais,11-4-2000)

El micrabio que pravoca la tuberculosis contraataca cuando la mayoria

de los paises industrializados creian derrotoda la enfermedad. El Myco-

bacterium tuberculosis, que fue una plaga a principios de siglo, vuelve

reforzado por el aprendizaje de décadas en contacto con antibióticos.

Este desembarco de cepas resistentes a un extenso arsenal de medicinas

preocupa a los investigadores». (El Pais, 5- 10-1992)

La actualidad científica proporciona continuamente nuevos casosque interpretar:

. Lasecuenciadel genama humano, hecha públicaen 2001,ha deparado algu-nas sorpresas. Una de ellas es que las diferencias en el número de genes entreel ser humano (alrededor de 30.000, muy lejos de los 100.000 previstos) yor-ganismos como la mosca o un gusano (20.000), no es tan grande como se creía.Otra es que gran cantidad de AONno codifica proteinas, sino que, tras co-piarse una y otra vez y experimentar mutaciones, ha quedado inutilizado (elllamado «AONbasural»).Un caso curioso es el olfato:

(Nuestros)antepasadosusabanalrededorde 1.000genesen relación conel olfato. Peraen los últimos 10millones de años, alrededor de 600 de

esosgenesde los receptoresolfativos sehan perdido. Elgenomahumano

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Referencias

bibliográficas

Direcciónde con tacto

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indica que nuestro sentida del olfato ha disminuido. Normalmente cuan-

do un gen no se necesita es rápidamente destruido al copiar errores.(Mark Ridley, TLS,19-10-2001)

¿Cómo explicas esecambio en los genes del olfato?

En resumen, aunque la evolución no es fácil de aprender ni de enseñar,hay muchas posibilidades de trabajo en el aula para facilitar la transfe-rencia en este tema que, yeso es muy importante, sigue resultando fas-cinante para el alumnado.

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M" Pilar Jiménez Aleixandre. Departamento de Didáctica de las Ciencias Experi-mentales. Universidad de Santiago de Compostela.ddmaleix@usc.es

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