Guia Docente Biologia2ES-Huellas

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[ 21 ]]ESES BIOLOGÍA

guía docente Planificación, Guía de resPuestas y orientaciones Para el trabajo en clase Este material para el docente es un proyecto realizado por el Departamento Editorial de Estrada S. A.

autoría: Luz Salatino edición: Marcelo Andiñach diagramación: Pamela Donnadio Salatino, Luz Biologia 2 ES : guía docente . - 1a ed. - Boulogne : Estrada, 2014.

E-Book.

ISBN 978-950-01-0078-6 1. Biología. 2. Guia Docente. I. Título CDD 371.1

- (Huellas )

Índice

Las Ciencias Biológicas y su enseñanza en el 2.º año del Ciclo Básico de la Escuela Secundaria .................................................. 3 Planificación .................................................................................................................. 5 Guía de respuestas y orientaciones para el trabajo en clase .........15

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las ciencias biolóGicas y su enseñanza en el 2.º año del ciclo básico de la escuela secundaria

© Editorial Estrada S. A. 2013

El estudio de las Ciencias Naturales en los primeros años de la escuela secundaria se organiza en torno al propósito general de la alfabetización científica de los estudiantes. La enseñanza de la Biología en el nivel medio responde a una serie de motivaciones que buscan construir una mirada crítica de los ciudadanos sobre los procesos y los productos de la ciencia. “La ciencia en la escuela busca formar, no solo ciudadanos competentes en cuestiones científicas o conocedores de ideas de ciencias, sino también sujetos críticos respecto del quehacer científico.” 1 De acuerdo con los lineamientos curriculares, la enseñanza debe estructurarse en torno a situaciones en las cuales los estudiantes puedan desarrollar herramientas que les permitan tomar decisiones responsables sobre cuestiones relacionadas con los fenómenos biológicos y el desarrollo científico y tecnológico. Dos de los campos en los que se ponen en juego estas decisiones son la salud y los temas ambientales, que tienen especial preponderancia en los currículos escolares.

Desde el punto de vista conceptual, la enseñanza de la Biología en la escuela secundaria se organiza en torno al desarrollo de tres lógicas de pensamiento biológico que, en conjunto, permiten relacionarlos con el mundo: la del pensamiento ecológico, la del pensamiento evolutivo y la del pensamiento fisiológico.

La primera se ocupa de las relaciones entre los organismos, haciendo hincapié en las propiedades emergentes de las poblaciones y en las comunidades biológicas.

La lógica de pensamiento evolutivo se propone analizar los sistemas biológicos y su diversidad, a partir de la historia evolutiva, y entender la adaptación como el producto de la interacción de los organismos con un ambiente dinámico. La lógica del pensamiento fisiológico se basa en los mecanismos físicos y químicos que subyacen a un proceso biológico. Busca comprender y describir las relaciones de las partes de un sistema biológico.

Estas tres formas de pensamiento permiten que el sujeto se relacione con los fenómenos de la vida desde una mirada crítica, capaz de comprender las carac-

terísticas de un mundo cambiante. Todo fenómeno biológico puede abordarse desde estas tres lógicas. En cada caso, una de las formas de pensamiento podrá prevalecer sobre otras. Sin embargo, el diálogo entre las tres permitirá acceder a una mirada integrada y abarcativa de los fenómenos.

En el segundo y tercer año del Ciclo Básico de la Escuela Secundaria, la Biología se plantea como una materia específica que debe constituirse como un puente entre los estudiantes y las principales teorías y modos de pensamiento propios de la disciplina. El conjunto de teorías y modos de conocer de la biología debe asistir a los jóvenes en la construcción de un criterio que les permita participar activamente en la toma de decisiones sobre temas que vinculan las ciencias de la vida con aspectos éticos, sociales, económicos, culturales y religiosos, entre otros.

Esta mirada abierta posibilita la construcción de una actitud crítica y comprometida respecto de los fenómenos biológicos que convocan la atención de la ciudadanía. El mundo cambiante en que vivimos impone la necesidad de tomar partido respecto de un amplio conjunto de temas. El uso de organismos genéticamente modificados (OGM) en la elaboración de productos para consumo humano; la clonación humana; el patentamiento del genoma de diversos seres vivos; el congelamiento de embriones humanos, son algunos de estos temas. La construcción de una ciudadanía plena es uno de los objetivos más importantes de la enseñanza, que implica el desarrollo de herramientas conceptuales que permitan comprender el mundo. El desarrollo del pensamiento ecológico, evolutivo y fisiológico se presenta como un factor decisivo para el alcance de estas metas, puesto que los temas biológicos que nos convocan como ciudadanos responsables no pueden entenderse si no es a partir de un enfoque integrado y abarcador.

1. Diseño Curricular para la Educación Secundaria de la Provincia de Buenos Aires, 2º año (SB). La Plata, Dirección General de Cultura y Educación, Gobierno de la Provincia de Buenos Aires, (2008).

Š Editorial Estrada S. A. 2013

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PlanificaciĂłn

contenidos

Tipos de biodiversidad.

Biodiversidad a los largo de la historia de la vida en la Tierra.

Los fósiles.

Los estratos geológicos.

Distintas formas de explicar la biodiversidad: fijismo y evolucionismo.

Criterios de clasificación de los seres vivos.

La clasificación en función de la teoría del ancestro común.

Los árboles filogenéticos.

capítulo

capítulo 1. la biodiversidad en la tierra Dar argumentos para sostener la teoría del ancestro común, basados tanto en las observaciones que la teoría explica como en sus predicciones.

Explicar fenómenos observables o predecir otros, apelando a la teoría del ancestro común.

Interpretar árboles filogenéticos teniendo en cuenta la teoría del ancestro común y la idea de que unos organismos derivan de otros.

expectativas de logro

situaciones de enseñanza La noción del ancestro común permite darle sentido a la clasificación linneana de los seres vivos vista en primer año, y es un acceso para entender la evolución, que luego se explica mediante los mecanismos de selección natural y deriva.

El abordaje histórico que se propone permite transitar con los alumnos/as la construcción de una teoría científica y reflexionar sobre la relación entre las observaciones y la génesis de ideas teóricas que dan cuenta de ellas. La idea de ancestro común, no solo es clave para comprender a los organismos vivos desde la ciencia de la biología, sino que ofrece una oportunidad escolar para aproximarse a cómo se construye una teoría científica y a su poder para explicar y dar cuenta de vastos conjuntos de observaciones.

Esta es una oportunidad para señalar cómo las ideas teóricas son propuestas de manera imaginativa, resaltando su aspecto abstracto.

Además de dar cuenta de observaciones, una idea teórica, como la idea de ancestro común, permite realizar predicciones que pueden ser puestas a prueba. Una de esas predicciones, que pueden ser trabajadas en clase, es que deberán existir formas intermedias entre diferentes formas fósiles. Se puede ofrecer a los alumnos/as algunos casos en los que estas predicciones fueron probadas con éxito, por ejemplo, el hallazgo de formas intermedias en la evolución de diferentes organismos, como los cetáceos y los mamíferos terrestres. La conexión entre las aves y los dinosaurios, a partir del ejemplo de la forma intermedia Archeopteryx, es un ejemplo claro que suele resultar muy interesante para los alumnos/as.

BloQue 1: el origen de la biodiversidad

© Editorial Estrada S. A. 2013

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capítulo 2. la teorías acerca de la evolución

Interrogantes acerca de los cambios en los seres vivos.

La teoría de Lamarck.

Las evidencias de Darwin.

El viaje en el Beagle.

La teoría de la selección natural.

El origen de la vida según Darwin.

Darwin y la herencia biológica.

Origen del neodarwinismo.

Lamarck y el neodarwinismo.

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Analizar y explicar casos de adaptaciones de los seres vivos al ambiente y de extinciones en términos de variabilidad en las poblaciones, de presión ambiental y de reproducción diferencial.

Analizar, críticamente, textos que refieren a las adaptaciones de los seres vivos como finalidades o como predeterminaciones.

Distinguir variaciones heredables de las no heredables y dar ejemplos de ambas.

Discutir otras teorías —incluyendo sus propias ideas iniciales— sobre la adaptación de los seres vivos al ambiente, utilizando los argumentos que brinda la selección natural.

Las ideas de los alumnos/as acerca del concepto de población deberán complejizarse y enriquecerse para hacerlas funcionales a la comprensión de este mecanismo. Se pueden retomar conocimientos de años anteriores y hacer hincapié en que las especies no son agrupaciones de individuos idénticos, sino que existe una gran variedad entre ellas. Y enfatizar que la existencia de estas variaciones es la característica más importante para estudiar de las poblaciones. Esto permitirá que los alumnos/as comprendan luego que la evolución, y en particular las adaptaciones al ambiente, no se produce por modificaciones en los individuos, sino por el cambio en las frecuencias de las variadas formas que existen dentro de una población.

El estudio del tema de la selección natural, introduce en la enseñanza un obstáculo particular que deberá tenerse en cuenta. Es sabido que la mayor parte de los estudiantes —y también personas no especializadas— imaginan a las adaptaciones como el resultado de una influencia del ambiente sobre los individuos, y les resulta contraintuitivo pensar que la variabilidad es previa y que, sobre ella, el ambiente ejerce su presión selectiva. El docente, deberá proponer situaciones y problemas que promuevan la discusión en torno de estas ideas para luego contrastarlas con las ideas lamarckianas y darwinianas, y analizar las diferentes explicaciones.

Este capítulo brinda una excelente oportunidad para abordar aspectos históricos de la ciencia, ya que la figura de Darwin es una de las más estudiadas. Su viaje en el Beagle y sus observaciones en la Argentina y en las islas Galápagos, son ejemplos riquísimos y hasta paradigmáticos para analizar la personalidad y el modo de pensamiento de un científico. También, permiten relacionar la génesis de una idea con las condiciones culturales reinantes en ese momento.

Por otra parte, el pensamiento poblacional resulta crítico para entender situaciones de selección de importancia económica o sanitaria, como la resistencia a antibióticos o a insecticidas. La selección artificial operada por criadores de animales o de plantas comerciales, es un buen ejemplo para ilustrar el mecanismo de selección natural en funcionamiento en períodos cortos de tiempo.

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El neodarwinismo.

Fuentes de diversidad genética: mutaciones y migraciones.

Mecanismos alternativos a la selección natural: la deriva genética.

Mecanismos de especiación.

Especiación alopátrica, parapátrica y simpátrica.

Críticas al darwinismo.

Teoría de los equilibrios puntuados.

El fin de la teoría de la generación espontánea.

Experimentos de Pasteur.

El origen de la vida en la Tierra: hipótesis. Evolución prebiótica. Exobiología.

Nuevos hallazgos sobre el origen de la vida.

Los primeros seres vivos: las bacterias.

Nutrición de los primeros seres vivos. Comienzo de la fotosíntesis.

capítulo 3. el origen de las especies

capítulo 4. el origen de la vida Describir el surgimiento de las primeras moléculas complejas a partir de las condiciones de la Tierra primitiva (presencia de moléculas simples en el océano, atmósfera sin oxígeno, ausencia de capa de ozono, rayos ultravioletas).

Explicar el origen de la vida apelando a la teoría de Oparín y Haldane, y discutir las limitaciones de esta teoría.

Justificar la importancia del estudio de las poblaciones para comprender la adaptación de los seres vivos al ambiente y los mecanismos de especiación.

Discutir otras teorías —incluyendo sus propias ideas iniciales— sobre la adaptación de los seres vivos al ambiente, utilizando los argumentos que brinda la selección natural.

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A partir del análisis de experimentos históricos como los de Miller y Urey, se promoverá la discusión sobre la formación de las primeras moléculas complejas en el océano primitivo y su posible relación con el origen de la vida, analizando tanto las evidencias que esta experiencia aporta a los postulados de Oparín y Haldane como sus limitaciones.

El estudio del origen de la vida permite reflexionar sobre cuáles son las necesidades básicas de los sistemas biológicos y, de ese modo, comenzar a abordar la estructura y la función de las células, sin ahondar demasiado en detalles morfológicos, que se verán en el capítulo siguiente.

El tema del origen de la vida también da la oportunidad de trabajar con los alumnos temas de la historia de la ciencia, como las diferentes teorías que explicaban el origen de la vida a lo largo de los siglos, como la creencia en la generación espontánea y las experiencias de Francesco Redi para refutarla, que pueden incluso ser recreadas en clase.

Los alumnos/as han construido a lo largo de su experiencia algunas ideas acerca del origen de los seres vivos. Esta es una valiosa oportunidad para organizar en clase un intercambio sobre los distintos puntos de vista acerca del tema, y compararlos con las ideas antiguas y también con las teorías aceptadas actualmente que explican este fenómeno.

En esta etapa, se retomará el concepto de especie visto en el capítulo 1, como un conjunto de organismos interfértiles que dan lugar a organismos fértiles. Los mecanismos de especiación podrán ser analizados a partir de considerar la aparición de barreras reproductivas. En este sentido, la especiación alopátrica es un ejemplo claro para trabajar con los alumnos/as.

Este capítulo, ofrece diversas oportunidades para discutir temas de importancia económica o de salud.

Por ejemplo, da un contexto concreto para discutir el valor de la biodiversidad, con relación a la importancia de la existencia de variantes en una población para persistir en el tiempo como tal, y para analizar los efectos de la extinción de especies por impacto de las actividades humanas.

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capítulo 5. la célula

capítulo

La teoría celular.

Estructura básica de la célula.

Tipos de células: procariota y eucariota.

Célula animal y célula vegetal.

Otros tipos de células eucariotas (hongos, algas y protozoos).

Estructura y función de las organelas celulares.

La membrana plasmática.

Transporte.

Teoría endosimbiótica.

Los niveles de organización.

Las funciones de las células: nutrición, relación y reproducción.

contenidos

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Identificar partes fundamentales de una célula (núcleo, membrana plasmática, citoplasma, mitocondrias y cloroplastos) en imágenes de células de diferente tipo y explicar sus funciones en términos sencillos.

Reconocer diferentes tipos de células (procariotas, vegetales, diferentes clases de células animales) al microscopio óptico y en láminas o fotografías.

Esquematizar sus partes principales con relación a lo observado.

Justificar la presencia de la membrana plasmática en relación con la importancia de establecer un medio intracelular diferente del extracelular, basándose en las condiciones de origen.

Explicar el origen de cloroplastos y mitocondrias a la luz de la teoría endosimbionte, mencionando las

expectativas de logro

situaciones de enseñanza En este capítulo, se aborda la estructura y la función de las células desde una perspectiva evolutiva.

La membrana celular se introduce como una estructura que debió aparecer tempranamente, ya que establece el límite entre el medio interno y el externo, y controla las sustancias que entran y salen de la célula.

La diferencia entre células procariotas y eucariotas se abordará también desde una mirada evolutiva, analizando con los alumnos/as la teoría endosimbiótica.

Las diferencias entre células procariotas y eucariotas, por ejemplo, permiten explicar el funcionamiento de antibióticos que no afectan a las células de nuestro cuerpo, pero sí a las bacterias que causan una determinada infección.

A menudo, los alumnos/as piensan que las células procariotas tienen poca importancia biológica por ser células “primitivas”, y son solo un escalón hacia las células eucariotas, más evolucionadas.

Enfatizar el éxito evolutivo de las bacterias, en cuanto a su permanencia en el planeta, diversidad y número, ayuda a romper con esta concepción errónea y a que los alumnos/as comprendan su relevancia biológica.

BloQue 2: la célula y la evolución

Preguntarse acerca de las condiciones básicas para la existencia de la vida y las necesidades de un sistema biológico, por otra parte, abre la puerta a considerar qué condiciones deben existir en otros planetas para que pueda surgir la vida, vinculando el tema con ejemplos recientes como las expediciones a Marte. En esta misma línea, puede discutirse con los alumnos/as cuáles son las evidencias de la presencia de vida en un planeta en relación con los cambios que los organismos generan en el ambiente. Esto permite introducir la cuestión del impacto que los seres vivos tienen sobre el medio en el que viven mencionando, por ejemplo, la aparición de una atmósfera oxidante a partir de la aparición de organismos fotosintéticos y los cambios que esto trajo aparejado sobre toda la vida en el planeta; o las consecuencias de las actividades humanas sobre el medio ambiente.

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evidencias que dan cuenta del origen procariota de cloroplastos y mitocondrias, y vinculándolo con la teoría del ancestro común.

Describir el proceso de mitosis, en términos de la generación de dos células idénticas a partir de una sola, haciendo referencia a la distribución equitativa de la información genética.

Relacionar la mitosis tanto con el crecimiento de organismos pluricelulares como con la reproducción de organismos unicelulares.

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La teoría de la endosimbiosis seriada permite trabajar con los alumnos/as cuestiones metodológicas fundamentales de la construcción del conocimiento científico y, en particular, de las ideas teóricas, como las predicciones que surgen a partir de un modelo explicativo, el rol de las evidencias a la hora de dar sustento a una idea teórica y las limitaciones que esta idea conlleva.

Se compararán las ventajas y desventajas adaptativas de la unicelularidad y la pluricelularidad —por ejemplo, com relación a la velocidad de reproducción y a la posibilidad de tener células especializadas—.

Se vinculará la pluricelularidad con la evolución de organismos complejos, cuyas células adquieren diferentes funciones.

Aquí, se recomienda hacer referencia a diferentes tipos de células animales, como las epiteliales, las neuronas o las células musculares, enfatizando la relación entre su estructura y su función.

Finalmente, se introducirá la idea de mitosis como el mecanismo que da origen a la pluricelularidad, por un lado, y que asegura la continuidad en el tiempo de los organismos unicelulares, por otro.

Enfermedades como el cáncer, que involucran la reproducción descontrolada de células y su desdiferenciación, pueden vincularse con la aparición de la pluricelularidad y con el mecanismo de la mitosis.

Se recomienda utilizar el microscopio —en caso de tener acceso a este— para observar células de diferente tipo. En este sentido, es importante aclarar que el trabajo con el microscopio requiere que el docente guíe de cerca a los alumnos/as, no solo para que aprendan a utilizar el instrumento, sino para enseñarles a observar a través de él.

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capítulo 6. la función de reproducción

capítulos

La reproducción de los seres vivos.

La reproducción de las células.

Mitosis.

Gametogénesis.

Reproducción asexual en organismos unicelulares y multicelulares.

Reproducción sexual en organismos multicelulares.

El desarrollo de los seres vivos.

Los amniotas.

Ideas sobre la reproducción en la historia.

Estrategias reproductivas r y K. Cortejo.

Dimorfismo sexual.

Reproducción y coevolución.

contenidos

situaciones de enseñanza Este capítulo permite introducir un tema central de la Biología, la reproducción, pero esta vez en el contexto de la evolución. Esto permite construir conceptos evolutivos más fuertes y mostrar, con ejemplos concretos, la manera en que la perspectiva evolutiva permite enlazar y resignificar muchos de los temas que, de otro modo, aparecerían sin conexión.

Al comparar la reproducción sexual con la asexual, se deberá hacer eje en la generación de variabilidad asociada a la reproducción sexual, generación asociada al hecho de que participan dos individuos diferentes. Los alumnos podrán comprender intuitivamente que dos individuos proveen más variedad de información que uno solo. Este concepto se retomará en el capítulo 8, acerca de la genética mendeliana y la teoría cromosómica de la herencia.

La caracterización que aquí se propone, basada en la existencia de gametas masculinas y femeninas con cualidades diferentes entre sí, contribuye a enriquecer la noción de reproducción sexual como un proceso común a una gran cantidad de organismos, más allá de la variedad de estructuras reproductivas existente.

En este capítulo se tratan algunas adaptaciones particulares ligadas a la reproducción sexual, como diversidad de “adquisiciones” evolutivas más que como un muestrario de rarezas. Ejemplos de esto son las estrategias K y r y los casos en los que se observa evidencia de coevolución, como la relación entre flores y polinizadores. Este es un terreno fértil para animar a los alumnos/as a formular conjeturas acerca de cómo ha sido la historia evolutiva de los organismos que dio como resultado esas estructuras o esos comportamientos, teniendo en cuenta lo estudiado acerca de la selección natural. Esta es una oportunidad para volver sobre los temas de presión selectiva del medio y para enfatizar que las adaptaciones son locales al medio inmediato y no una medida de “perfección” en términos generales y abstractos.

El cortejo de animales y el dimorfismo sexual abre las puertas para discutir la idea de selección sexual.

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Comparar la reproducción sexual y asexual en relación con la generación de variabilidad.

Justificar las ventajas adaptativas de los organismos con reproducción sexual, basándose en la generación de variabilidad y en el mecanismo de selección natural.

Analizar diferentes ejemplos de reproducción sexual en animales y en plantas, identificando sus aspectos comunes: presencia de gametas masculinas y femeninas con diferentes características, encuentro de gametas, protección del embrión, cuidado de crías.

Dar ejemplos de diferentes estrategias reproductivas en animales y plantas, y relacionarlas con el modo de vida del organismo.

Analizar las ventajas y desventajas adaptativas de diferentes estrategias reproductivas en animales y en plantas.

expectativas de logro

BloQue 3: la reproducción en los seres vivos

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capítulo 7. la reproducción humana

Particularidades de la reproducción humana.

Diferencias entre la reproducción de los humanos y la de otros mamíferos.

Caracteres sexuales.

Cambios en la pubertad.

Sistema reproductor masculino.

Sistema reproductor femenino. Ciclo ovárico y menstrual.

Fecundación.

Gestación. Parto.

Medicina, tecnología y reproducción.

Infecciones de transmisión sexual.

La prevención de itS y la reproducción responsable.

Identificar aspectos fundamentales de la reproducción sexual en el caso de los humanos y comparar la reproducción humana con la de otros organismos.

Explicar enfermedades de transmisión sexual como el vih/sida, en términos de la reproducción de los organismos patógenos. Comunicar las formas de prevención de este tipo de enfermedades.

Al estudiar la reproducción humana, el énfasis estará puesto en sus aspectos evolutivos. Se destacará al ciclo menstrual como algo diferente del ciclo estral de otros mamíferos, señalando los períodos fértiles y receptivos a la cópula y sus implicancias evolutivas en la estructura familiar original de los humanos. No deberá encararse el estudio de la regulación hormonal del ciclo menstrual; este tema se aborda en tercer año en el contexto del estudio del sistema endocrino y el intercambio de señales en los sistemas biológicos.

Por otro lado, en esta sección se estudiarán infecciones de transmisión sexual, en particular el vih/sida y alguna de origen bacteriano, como la sífilis.

La idea es estudiar esas enfermedades como estrategias de reproducción y propagación de los microorganismos involucrados. De este modo, se estudia el tema de las enfermedades infectocontagiosas en el contexto de las diferentes estrategias reproductivas de variados organismos.

También, se trabajará el tema de prevención de dichas enfermedades con base en la comprensión de la biología de los agentes que las causan. Se hará énfasis en el uso de preservativo como forma fundamental de prevenir tanto los embarazos no deseados como las enfermedades de transmisión sexual.

Al focalizar en la reproducción humana, será necesario que el docente señale la enorme distancia que existe entre personas y el resto de los animales, en tanto las acciones humanas se explican más en función de la cultura que de la biología.

En los contenidos, se compara al polen con el gameto masculino de animales cuando, en realidad, no lo es. Esta simplificación tiene por objetivo poner de relieve las similitudes de los mecanismos reproductivos entre los diferentes reinos, con el fin de que los alumnos construyan y consoliden la idea de unidad de los sistemas vivientes.

El estudio del cortejo o el cuidado paterno permite examinar otros tipos de metodologías científicas que no se valen de experimentos en el laboratorio, sino de observaciones cuidadosas que muchas veces se llevan a cabo en el hábitat natural y que los alumnos pueden realizar por sí mismos si disponen de mascotas, si están en contacto con animales de granja, o a través de análisis de videos o la visita a un zoológico.

La polinización permite discutir el rol de los insectos en la producción agrícola. Este tema brinda, también, la excelente oportunidad de estudiar el impacto ambiental del uso de agroquímicos, como los insecticidas y el uso de técnicas de control más específicas como el Bacillus thurigensis o el control biológico de plagas.

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contenidos

Los experimentos de Medel.

Las leyes de Mendel: principio de uniformidad, principio de segregación, principio de distribución independiente.

Teoría cromosómica de la herencia.

Experimentos de Boveri y Sutton.

Experimentos de Morgan.

Herencia ligada al sexo.

Genotipo y fenotipo.

Excepciones a las leyes de Mendel.

Genes y cromosomas.

Heterocigosis y homocigosis.

Meiosis.

Reproducción y diversidad.

capítulos

capítulo 8. los seres vivos y la herencia

situaciones de enseñanza Este capítulo aborda temas clave de la genética clásica y hace foco en los mecanismos celulares de generación de la variabilidad genética, en las poblaciones, asociados a la reproducción sexual de los organismos. De esta manera, la unidad es una culminación de las líneas de indagación abiertas en los capítulos anteriores, integrando las ideas de continuidad y evolución de los seres vivos.

De forma similar a la unidad primera, esta unidad estudia también el origen y la elaboración de una teoría biológica, en este caso, la teoría de la herencia.

El marco conceptual ideado por Mendel es exitoso para explicar los patrones de herencia de numerosos rasgos observables en plantas y en animales, incluidos los humanos; pero es importante destacar que las leyes de Mendel no dan cuenta de la herencia de todas las características y que, por lo tanto, el esquema por él propuesto es útil, pero tiene las limitaciones inherentes a toda explicación científica.

Así, el conocimiento de la meiosis se presentará a los alumnos/as como una herramienta para explicar los resultados experimentales de Mendel a nivel celular, y resolver algunas de las incógnitas que se han ido planteando a lo largo del año, como la generación de variabilidad genética en una población.

Una de las ideas centrales de la unidad es la diferencia entre fenotipo y genotipo. El trabajo con problemas facilitará que los alumnos/as aprendan a distinguir entre ambos conceptos y a predecir los resultados de la cruza de individuos con diferente genotipo, o a predecir el genotipo de los individuos que dieron origen a una cierta progenie. La terminología “fenotipo” y “genotipo” deberá introducirse luego de que los alumnos/as hayan

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Distinguir variaciones heredables de no heredables y dar ejemplos de ambas.

Resolver problemas sencillos de cruzas de dos individuos que involucren a uno o más caracteres y a alelos dominantes y recesivos.

Identificar los genotipos y los fenotipos de los padres y de la progenie en dichos problemas.

Predecir las características de la progenie en función tanto del genotipo como del fenotipo de los padres.

Deducir las características de los padres en función de las de la progenie.

Explicar los experimentos de Mendel identificando en ellos las variables medidas, los grupos experimentales y los tratamientos utilizados.

expectativas de logro

BloQue 4: la herencia biológica

En este sentido, el docente marcará la dificultad de establecer límites claros entre lo biológico y lo cultural. Si bien los contenidos de esta unidad se enfocan en los aspectos biológicos de la reproducción humana, el docente deberá dar a su vez oportunidades para analizar la manera en que las diferentes culturas conciben y han concebido la sexualidad, las estructuras familiares, los cuidados de la descendencia, etcétera.

Asimismo, deberá generar oportunidades para discutir aspectos ligados al control de la natalidad, a la prevención de enfermedades de transmisión sexual y a la necesidad de una maternidad/paternidad responsables.

Finalmente, promoverá el conocimiento de los avances tecnológicos relacionados con la reproducción asistida en humanos.

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Explicar los resultados de los experimentos de Mendel utilizando el concepto de meiosis.

Dar ejemplos de condiciones dominantes y recesivas en humanos.

Explicar la meiosis como mecanismo que genera gametas variadas y vincularla con la generación de variabilidad biológica y con la selección natural.

comprendido la diferencia entre ellas de manera conceptual —en términos del aspecto de un individuo versus la información genética que posee— ya que esta terminología suele confundir a los alumnos/as. Por último, habrá que recordar que la selección natural opera sobre el fenotipo y no sobre el genotipo.

La meiosis deberá estudiarse desde un punto de vista funcional y como uno de los pilares centrales de la teoría cromosómica de la herencia. En su enseñanza, el docente pondrá el foco en que este concepto constituye la explicación en términos celulares de las leyes de Mendel, con especial atención a la ley de segregación independiente. Esto implica concentrarse en la existencia de cromosomas homólogos y en el hecho de que en el producto final de la meiosis, cada célula contiene un solo juego de homólogos. También habrá que subrayar que en la segregación de homólogos no importa el origen paterno o materno de los cromosomas, sino el carácter aleatorio del proceso y cómo esto conduce a la variabilidad en la generación de gametas y, por ende, en la reproducción sexual.

La unidad podrá tratarse primero de manera fenomenológica, comenzando por las observaciones problemáticas que se desea explicar, para luego introducir las ideas teóricas que explican esa fenomenología.

Por ejemplo, el hecho que de dos padres iguales —que comparten una característica, como podría ser tener ojos marrones— aparezca descendencia que no se les parece —por ejemplo, una hija de ojos azules— se explica mediante la idea teórica de que los organismos contienen dos copias no idénticas de la misma información, pero que solo una de ellas se expresa en los caracteres visibles. Así, vemos cómo las ideas de diploidía, heterocigosis y dominancia no son observables, sino que son ideadas para explicar ese cruzamiento llamativo.

Las teorías, además de explicar, producen predicciones que pueden ser puestas a prueba. La segunda ley de Mendel puede concebirse como una forma cuantitativa de poner a prueba su teoría de que los organismos tienen dos dotaciones de genes de las cuales solo una “se ve”.

El tema permite, también, reflexionar con los alumnos/as acerca del diseño experimental usado por Mendel para encontrar patrones en la transmisión de caracteres.

La segunda ley de Mendel para numerosos loci es la que asegura el éxito económico de los híbridos de maíz para las industrias productoras de semillas, un caso interesante para analizar con alumnos/as familiarizados con la producción agrícola. Esta es también una oportunidad para introducir el tema de la patente de variedades genéticas y su comercialización.

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GuĂ­a de respuestas y orientaciones para el trabajo en clase

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Taller de Ciencias

Capítulo 1 | La biodiversidad en la Tierra ¿Siempre hubo igual cantidad de especies en el planeta?

Este taller tiene como principal objetivo la puesta en práctica de uno de los modos de conocer en Ciencias Naturales: el análisis de datos representados mediante gráficos y el pasaje de una representación gráfica a otra en tablas, y viceversa. Por otra parte, la hipótesis que se plantea es que siempre existió la misma cantidad de especies en nuestro planeta. Si bien esta hipótesis puede ser rechazada casi con una primera vista del gráfico, es interesante que los chicos

manejen la información del gráfico en detalle para poder hacer un análisis más profundo, como cuáles fueron los períodos con mayor biodiversidad y cuál es el alcance de la información del gráfico. En este sentido, se espera que lleguen a la conclusión de que, dado que los datos provienen de restos fósiles, no puede conocerse la biodiversidad real debido a que muchos seres vivos no dejan rastros que perduren por millones de años. Es el caso de muchas especies de microorganismos, por ejemplo.

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ACTIVIDADES 1 . ¿A partir de qué evidencias fue construido el gráfico que analizaron? ¿Por qué las cifras son estimadas y no reales?

Las cifras son estimadas porque están basadas en datos del registro fósil, y no todas las especies o grupos de especies tenían partes susceptibles de ser fosilizadas.

2 . ¿Por qué creen que el gráfico comienza a partir de los 600 millones de años de antigüedad? ¿Había especies antes? Comenten si existen organismos de los cuáles es muy difícil estimar su diversidad en el pasado. Expliquen cuáles son y por qué sucede esto.

Hace aproximadamente 600 millones de años, ya existían grupos de seres vivos con partes que eran fosilizadas con mucha frecuencia. Esta cantidad de datos permitió estimar la biodiversidad con mayor precisión a partir de esa fecha. Antes existían especies cuya biodiversidad era más difícil de estimar, dado que dejaron muy pocos o ningún resto fósil. Es el caso de organismos unicelulares, como bacterias, algas o protozoos.

3 . ¿Cómo creen que hicieron esa estimación?

Existen varias respuestas válidas a esta pregunta.

Una forma de estimar la biodiversidad en el pasado es tomar como base la biodiversidad en el presente y observar la proporción de organismos que pueden dejar rastros fósiles sobre el total. Así, se repite esta proporción para estimar el total de grupos de seres vivos en el pasado.

4 . Investiguen acerca de los eventos que causaron cada una de las 5 extinciones masivas.

La primera extinción que se indica en el gráfico, ocurrida hace aproximadamente 440 millones de años, había sido causada por dos factores que actuaron de forma sucesiva: el primero fue una glaciación a nivel planetario que bajó el nivel de los océanos, el segundo, fue el derretimiento de los glaciares formados antes con el consecuente aumento abrupto del nivel del mar y del cambio en la salinidad de los mares (el hielo está compuesto por agua “dulce”).

La segunda extinción ocurrió hace aproximadamente 360 millones de años. Una de la hipótesis de este evento es el impacto de uno o más meteoritos, que habrían cambiado drásticamente las condiciones de la superficie terrestre (cambios en la composición de la atmósfera, bloque de la luz solar, etcétera).

La tercera gran extinción (y la más importante en cuanto al cambio en la biodiversidad) ocurrió hace aproximadamente 250 millones de años. No existe una única hipótesis acerca de esta extinción, pero una de las más aceptadas por la evidencia geológica es la de una erupción volcánica masiva (con la liberación de gases de invernadero), aunque no se descarta que hayan intervenido otros factores, como el impacto de meteoritos o la llegada de radiación proveniente de la explosión de una supernova cercana.

Sobre la cuarta gran extinción, hace aproximadamente 200 millones de años, no existe una hipótesis más aceptada que otra para explicar este evento.

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la quinta extinción, hace 65 millones de años, y que acabó con la mayor parte de las especies de dinosaurios, habría sido causada por el impacto de un meteorito que dejó un enorme cráter en lo que actualmente es la península de yucatán, en México.

5 . a partir de los siguientes datos, elaboren un gráfico similar al que analizaron. ¿Qué pondrían en el eje vertical?, ¿y en horizontal? ¿cómo analizarían estos datos? Postulen una hipótesis a partir de lo analizado.

la mejor forma de analizar los datos en un gráfico sería colocar en el eje horizontal los datos de la altura y en el vertical, el número de especies, así se apreciaría rápidamente cómo varía la biodiversidad en función de la altura del terreno. una hipótesis que puede explicar lo que se observa en el gráfico es que existen especies mejor adaptadas que otras a ciertas alturas y que ocupan el nicho ecológico casi exclusivamente (es decir, allí la diversidad disminuye).

número de especies

biodiversidad en función de la altura del terreno 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 2.000

2.200

2.400

2.600

2.800

3.000

3.200

3.400

3.600

3.800 © Editorial Estrada S. A. 2013

altura del terreno (metros sobre el nivel del mar)

Actividades finales estudIo DE CASO

[ ]

existen distintos grados de parentesco entre las especies que viven y que vivieron en la tierra. como vimos en este capítulo, la manera en la que se pueden determinar las relaciones filogenéticas entre las especies es analizando las características que comparten, determinando si estas son o no homologías, es decir, el resultado de haber evolucionado a partir de una misma especie o grupo de especies. los humanos pertenecemos al grupo de los mamíferos, que, a su vez, forma parte del grupo de los tetrápodos, que son un tipo de vertebrados, que a su vez son animales y así sucesivamente, hasta que llegamos a la conclusión de que los humanos somos seres vivos. de acuerdo con la teoría del ancestro común (y con la teoría celular, que se estudiará en el capítulo 5), todos los seres vivos provenimos de un único ancestro común a partir del que evolucionaron el resto de las especies. la forma de representar gráficamente las rela-

ciones filogenéticas entre las especies son los árboles filogenéticos.

1 . entre los árboles filogenéticos que se presentan a continuación, elijan el que refleje la lejana relación evolutiva entre las bacterias y el ser humano. luego, indiquen en el árbol elegido el ancestro común a todos los seres vivos. justifiquen su respuesta. b

a

c

humano

humano

humano

ratón peces moscas bacterias

ratón bacterias moscas peces

bacterias peces moscas ratón

el árbol que refleja la relación evolutiva entre las bacterias y los humanos es el a, ya que el ancestro común a ambos, en este caso, es el ancestro común a todos los seres vivos, es decir, el más lejano posible.

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2 . ¿Qué es la biodiversidad? ¿Qué tipos de biodiversidad se pueden considerar? expliquen en qué consiste cada uno de ellos. la biodiversidad es la variedad de seres vivos que existen o que existieron en el pasado. existe la diversidad genética, que hace referencia a las diferencias en el material hereditario entre los individuos de una población; la diversidad específica, que indica la cantidad de especies que existen (o que se estima que existen) en determinada época; y la diversidad de ecosistemas, que consiste en la variedad de ambientes (y de comunidades que los habitan) que existen en el planeta.

© Editorial Estrada S. A. 2013

3 . ¿cuáles fueron las explicaciones acerca del origen de la biodiversidad a lo largo de la historia? a lo largo de la historia, la biodiversidad se explicó de distintas maneras, algunos sostenían (o sostienen) que se debe al diseño y a la creación de un ser superior a todos los seres vivos, quien dio origen a toda la vida existente en la actualidad y en el pasado. otros sostenían y sostienen que la biodiversidad se debe a que los seres vivos se transforman y, así, pueden surgir nuevas especies a partir de otras existentes, y que todas las especies se originaron a partir de un ancestro común a todos los seres vivos. a. ¿Cómo se pueden agrupar estas explicaciones? las explicaciones que consideran que el origen de la biodiversidad radica en el plan de un ser superior, se consideran fijistas o creacionistas; las que consideran que la biodiversidad se produce por la transformación de los seres vivos se agrupan entre los evolucionistas o transformacionistas. b. ¿Cuál es la explicación avalada por la ciencia actualmente? actualmente, la explicación avalada por la ciencia es la que considera que el origen de la biodiversidad se explica por la evolución de los seres vivos a lo largo de millones de años. es decir, la postura evolucionista. si bien siguen existiendo otras explicaciones, no se consideran científicas.

4 . observen las siguientes imágenes. agrupen los elementos de acuerdo a los siguientes criterios: color, función; material (plástico o fibras plásticas, materia de origen vegetal).

POR COLOR azul ul

Verde

Rojo

POR FUNCIÓN Para ra vestirse

Para jugar

Para sentarse

POR EL MATERIAL CON EL QUE ESTÁN HECHOS sintéticos

Naturales

a. ¿Cuál de los criterios utilizados consideran que es más útil para ubicar esos objetos en una casa? ¿Y para entender su origen? ¿Por qué? b. ¿Cuál de los criterios le es más útil para una persona que es alérgica a las fibras plásticas? c. Escriban un breve texto en el que expliquen la importancia de clasificar y en qué consiste un criterio de clasificación. en esta actividad se espera que los chicos ensayen distintas forman de agrupar objetos, de acuerdo con diferentes criterios. no existe un criterio mejor que otro, pero hay criterios más adecuados que los demás para cada contexto u objetivo. en una casa, los objetos se suelen agrupar según su función, la ropa en los placares y en cajones; los juguetes en las habitaciones donde jueguen los más chicos, y los asientos en los ambientes en los que se come o se hacen reuniones. si el objetivo es entender de dónde vienen los objetos, en cambio, el criterio más adecuado es el de clasificarlos según el material del que están hechos. lo mismo ocurre si se quiere separar los objetos cuando hay alguien cerca que es alérgico a un determinado material. esta actividad funciona como una analogía que ayuda a entender los criterios de clasificación de los seres vivos a lo largo de la historia.

5 . Mencionen diferentes formas de clasificar a los seres vivos. a. ¿Qué criterio de clasificación se usa actualmente?

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antes era más útil clasificar los organismos según su relación con los humanos, porque esta información era suficiente para saber, por ejemplo, si una planta era venenosa o si se podría comer sin peligro, o si un insecto podía trasmitir enfermedades. cabe destacar que el criterio evolutivo vigente desde la teoría de darwin también es útil en estos casos ya que, si sabemos que una especie es peligrosa, debemos sospechar de otra que está emparentada evolutivamente, ya que podría compartir la característica que es nociva para los humanos. lo mismo ocurre con cualidades beneficiosas, como se verá en la actividad 6.

6. un laboratorio farmacéutico está interesado en encontrar una sustancia para elaborar un medicamento que pueda curar una grave enfermedad. saben que esta sustancia estaba presente en plantas que ya están extintas, pero tienen ejemplares disecados de estas plantas en las que se puede apreciar muchas de sus características. deciden enviar a la selva a un especialista en clasificación filogenética de plantas, para encontrar la sustancia buscada. a. ¿Cómo deberá proceder el especialista para tratar de encontrar una planta que le pueda ser útil? la hipótesis que podría guiar a este investigador es que una especie emparentada a la extinta, que comparta características morfológicas, podría también contener la sustancia de interés. lo que debería hacer entonces es buscar plantas similares y determinar que estén emparentadas evolutivamente con la planta extinta. luego, deberá analizar en el laboratorio las plantas recolectadas para confirmar su hipótesis. b. Qué espera el investigador, ¿que la sustancia encontrada sea una característica análoga u homóloga? ¿Por qué? el investigador espera que la característica sea una homología, ya que estaría presente en una planta que tiene un origen evolutivo común a la extinta.

7. ¿Qué importancia tienen los fósiles para entender el origen de la biodiversidad?

los fósiles son una evidencia de que especies extintas y actuales pueden tener un origen evolutivo común, además son prueba de la biodiversidad en el pasado de la tierra. a. ¿Qué es una columna estratigráfica y qué se puede conocer mediante su estudio? una columna estratigráfica es una sección de la superficie terrestre (del suelo, más precisamente) en la que se pueden observar depósitos de sedimentos en el orden cronológico en el que se produjeron, es decir, los más antiguos abajo y los más recientes arriba. estos sedimentos pueden contener fósiles. según en qué estrato se encuentren los fósiles, se puede determinar en qué época vivieron los organismos que dejaron ese rastro. también se puede saber cómo eran el paisaje y el clima del lugar en el que vivían. b. ¿Por qué pueden encontrarse fósiles de organismos marinos en altas montañas como los Andes? ¿Qué información sobre la historia de la vida y de la Tierra aporta esta evidencia? la tierra es un planeta que está en constante cambio; si bien algunos son tan lentos que no son perceptibles por las personas, existen rastros de que ocurren. la superficie terrestre está en movimiento y se modifica a lo largo del tiempo, así, se forman montañas, que pueden producirse por el choque de distintas partes de la corteza terrestre con la consecuente elevación de una de ellas por sobre la otra. si una de las partes de la corteza involucrada en el choque fue en algún momento un lecho marino, estos sedimentos quedarán en las montañas. esto es lo que se observa en los andes.

8 . observen los siguientes árboles filogenéticos e indiquen cuáles dan exactamente la misma información. expliquen por qué. a. ¿En qué se diferencia el diagrama iv del resto? ¿Qué sucede en este caso con la especie B? a

b

c

d

e

a

b

c

misma información i b

d

c

e

d

rotación del nodo

ii a

e

a

c

d

e

b

iii

cambió la conectividad

iV

especie extinta

© Editorial Estrada S. A. 2013

actualmente, los organismos se clasifican según su origen evolutivo, es decir, de acuerdo con la teoría del ancestro común. cuanto más cercano en la historia de la vida sea un ancestro común entre dos grupos, más emparentados estarán estos, y pertenecerán a un grupo más reducido. a medida que se consideran ancestros más lejanos, los grupos son más inclusivos, hasta llegar al ancestro que dio origen a todos los organismos. b. ¿Qué utilidad tenía el criterio con base en el beneficio o el perjuicio de las especies para el hombre?

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los árboles i y ii dan la misma información porque entre ellos, lo único que ocurrió fue una rotación sobre uno de los nodos, pero que no afecta cómo quedan conectadas las especies. las rotaciones de los nodos no aportan nueva información. es de esperar que los alumnos confundan el cambio en el orden de las letras con un cambio en la relación entre ellas, pero es importante hacer hincapié en que lo que importa para entender la relaciones entre las especies en un árbol filogenético es que dos especies compartan un nodo o no. en el caso del árbol iii, en cambio, la especie d y e dejaron de compartir un nodo, es decir, un ancestro común, por lo que este árbol aporta información diferente a la del i y el ii.

cumplen funciones. la presencia de estas partes se explica desde la evolución. las ballenas comparten un ancestro común con especies terrestres, las patas vestigiales son la prueba de que se originaron a partir de animales que tenían patas funcionales.

1 0 . a partir de los siguientes datos que indican el porcentaje de material genético que coincide con el de los humanos, armen un árbol filogenético que vincule al ser humano con las especies mencionadas. a. Levadura (Saccharomyces cereviceae): 31% de coincidencia; gusano (Caenorhabditis elegans): 40% de coincidencia; chimpancé (Pan troglodytes): 99% de coincidencia.

en el árbol iV, la rama de la especie b no llega al presente, por lo que varía de los árboles i y ii por indicar que esta especie está extinta.

levadura

© Editorial Estrada S. A. 2013

9 . ¿Qué nos indican las estructuras vestigiales (sin función actual, pero que se mantuvieron durante la evolución de un ser vivo), como las pequeñas “patas” de las aletas de las ballenas?

gusano

las estructuras vestigiales son una evidencia de la evolución de los seres vivos y una prueba en contra de ideas fijistas como las del diseño inteligente. si los seres vivos hubiesen sido diseñados y creados por una inteligencia superior, no tendrían partes que no

chimpancé humano

[red CONCEPTUAL] biodiVersidad

se considera a distintos niveles

Entre individuos (genética)

De especies

los seres humanos tratamos de

De ecosistemas

Organizarla esto implica la

Clasificación de los seres vivos

se explicó bajo distintas teorías según la postura

Evolucionista se debe a la

Transformación de los seres vivos

según la postura

Fijista se debe al

Plan y creación de un ser inteligente

a partir de un

Ancestro común por provenir de un

Por su relación con el ser humano por ejemplo

• Si se pueden comer • Si hacen daño

Por las similitudes aparentes es decir

Analogías por ejemplo

• Capacidad o no de trasladarse • Aletas • Regulación de la temperatura del cuerpo (sangre caliente)

Por sus relaciones evolutivas es decir

Homologías

a partir de las que se construyen

por ejemplo

• Miembros con esqueleto interno • Presencia de mamas • Células eucariotas (con núcleo)

Árboles filogenéticos

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Capítulo 2 | Las teorías acerca de la evolución EX PERIME NTO S E N P A P E L

Taller de Ciencias

con este experimento, que se plantea como una experiencia ficticia, se busca que los alumnos comprendan el concepto de herencia de caracteres adquiridos. Por motivos didácticos, no se plantea una fecha

¿La selección natural favorece a los individuos que se mimetizan? en este taller se propone una simulación para entender el mecanismo de selección natural. el ejemplo elegido es el mimetismo, ya que es uno de los fenómenos que ayudan a entender la interacción entre fenotipo y ambiente con mayor claridad y que sirven para entender el concepto de variabilidad dentro de una población. se espera que los alumnos comprendan que el cambio, desde el punto de vista darwinista, se pro-

para este experimento que efectivamente, fue realizado por el biólogo alemán, defensor de la teoría de darwin, august Weissmann a principios del siglo XX. este experimento en papel se propone como parte del pasaje del pensamiento lamarckiano al darwiniano.

duce a nivel poblacional, y no individual, como proponía lamarck. uno de los pasos de la simulación es la reproducción de los individuos que sobreviven; este es un concepto clave para entender la selección natural: el aumento de individuos de una clase por sobre el de las otras. © Editorial Estrada S. A. 2013

¿se transmiten a los hijos todos los cambios adquiridos?

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ACTIVIDADES 1 . ¿se aceptó la hipótesis? ¿se confirmó la predicción? se espera que tanto la hipótesis como la predicción se confirmen: la selección natural favorece a los individuos que mejor se mimetizan con el ambiente. en cada ambiente prevalecerán los cables del color más similar al del entorno y, a lo largo de las generaciones, estos aumentarán su proporción en la población.

2 . ¿Hubo algún color más elegido que el resto? ¿cómo interpretan dicho resultado? se espera que el color rojo sea el más elegido por los “predadores”, ya que es el más llamativo en los tres entornos.

3 . ¿Qué diferencias existirían entre la persona que hizo de predador y un ave (predador inconsciente)? ¿consideran que la predicción influyó en la actuación de los predadores? este es un punto importante en esta simulación, aunque no afecta la similitud que esta pueda tener con un ambiente real. Puede ocurrir que el proceso de selección por parte de las personas que actúan como predadores sea un poco más acelerado que el de un predador natural sobre una presa real, debido a que los alumnos tienen un grado de conciencia sobre el resultado esperado, y es posible que desechen los cables similares al entorno de forma consciente.

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Actividades finales estudIo DE CASO

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© Editorial Estrada S. A. 2013

el hallazgo de fósiles fue explicado de distintas formas. cuvier lo explicó desde su visión creacionista, como la evidencia de que los seres vivos que creaba dios eran aniquilados por grandes catástrofes naturales y que luego, se sucedía otra creación y así sucesivamente. darwin y otros evolucionistas interpretaban de otra manera estas evidencias.

Para ellos eran una prueba de que los seres vivos se transforman con el tiempo. darwin, en su viaje, recolectó especímenes tanto de seres vivos extintos como de organismos vivos. comparó seres extintos con seres actuales, y además hizo comparaciones dentro de cada uno de estos grupos.

1 . ¿Qué información, además del cambio de los seres vivos en el tiempo, le brindaron a darwin sus comparaciones? ¿cómo se relacionan las conclusiones de darwin con la siguiente imagen?

Para darwin, las especies extintas estaban emparentadas de alguna forma con las actuales, es decir, una especie actual podría haber por cambios a partir de

3 . completen el siguiente cuadro comparativo.

Lamarckismo

Unidad de Individuo. evolución Origen de la Cambios en el ambiente. variabilidad Necesidad ante

“Motor” de el cambio. la evolución Búsqueda de la perfección.

Darwinismo

Neodarwinismo

Población.

Población.

Cambios en el ambiente.

Cambios al azar en el material hereditario

Selección natural.

Selección natural.

4 . lean el siguiente texto, y respondan a las preguntas que están a continuación.

El ejemplo de las mariposas de colores blanco y negro es similar a un caso que permaneció durante muchos años como una prueba de la selección natural.

una especie extinta, o bien ambas podrían haber surgido a partir de una tercera especie, anterior, es decir, una especie ancestral común a la especie actual y a la extinta. así es como para darwin, se originaban las especies, y lo representó en su diario mediante este esquema.

2 . de acuerdo con las teorías evolucionistas que se vieron en este capítulo, ¿es posible la evolución de la vida sin los cambios en los ambientes? ¿Por qué? ¿Qué importancia le daba lamarck al ambiente? ¿y darwin? de acuerdo con las teorías que se vieron en este capítulo, el cambio en los seres vivos no es posible sin un cambio en el ambiente. tanto la teoría de lamarck como la de darwin consideran que el ambiente es protagonista del cambio, ya sea como seleccionador o como generador de las variaciones (incluso para darwin, quien tenía una postura lamarckista con respecto a la fuente de la variabilidad sobre la que actuaba la selección natural).

En este caso, se trataba de una especie de polillas moteadas llamadas Biston betularia que habitaba el territorio de Inglaterra.

En el siglo xx, el médico aficionado al estudio de los insectos y defensor de la teoría de Darwin, H. B. D. Kettlewell, publicó una investigación en la que se demostraba que las poblaciones de polillas moteadas que vivían en las zonas rurales, sin contaminación, tenían una mayoría de individuos de color claro, mientras que las poblaciones de las zonas industrializadas, donde el hollín había oscurecido los troncos, tenían una mayoría de individuos de coloración oscura.

Este caso fue publicado (acompañado por fotografías como la que se muestra) y utilizado como ejemplo de evolución darwiniana por muchos años.

Recientes estudios revelaron que las polillas habían sido puestas por Kettlewell en estos dos ambientes, y que las fotografías

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a. ¿El descubrimiento de este fraude invalida la teoría de Darwin? ¿Por qué? este fraude no invalida la teoría de la selección natural debido a que darwin no se basó en esto para elaborarla. además, existen muchas otras evidencias que fortalecen esta teoría. b. ¿Qué característica de comportamiento, mencionada en el texto, dio la pauta de que este trabajo podría estar armado? esta especie de polillas no se suele encontrar en los troncos de los árboles. c. ¿Consideran que basta con analizar el aspecto de los individuos aislados de su ambiente para sacar conclusiones acerca de los efectos de la selección natural? no, el ejemplo antes citado es prueba de ello. además de analizar el aspecto de una especie, es necesario conocer su comportamiento y la interacción con individuos de su misma especie y de otras. no se puede concluir que el mimetismo de un animal es el resultado de la selección natural, si no se puede probar que es una ventaja adaptativa. si una especie que se mimetiza con el ambiente no tiene predadores naturales, posiblemente deba su aspecto a otros factores diferentes a la selección natural (deriva genética, por ejemplo). d. ¿Qué sucedería si, por ejemplo, se obser va que las polillas más claras son también las más rápidas?¿Se puede observar eso en los ejemplares muertos coleccionados? la capacidad de reaccionar y de moverse con mayor velocidad sería otra adaptación que podría contrarrestar el efecto del mimetismo y poner en igualdad de condiciones a ambos grupos de la población frente a la presión de selección. esta característica no puede observarse en ejemplares muertos, debe ser observada en el campo o en el laboratorio. e. ¿Basta con conocer a la población, aislada de las interacciones con otras poblaciones, para saber sobre su evolución? ¿Qué sucede si el predador de la especie no es un ave, sino un murciélago (que no depende de la visión, sino de la ecolocación)? como se indicó en el punto c, es importante conocer la interacción de una especie con su ambiente para entender su evolución, dado que el principal motor del cambio, la selección natural, depende de factores ambientales (condiciones climáticas, predadores, posibilidad de aparearse, etcétera). si el único preda-

dor de estas polillas fuera incapaz de percibirlas a través de la visión (en la que es fundamental la luz y los colores), el color de los individuos no sería una característica susceptible a la selección natural.

5. respondan a las siguientes preguntas en sus carpetas. a. ¿Qué factores llevaron a Darwin a elaborar su teoría? Hagan una lista con estos factores. los principales factores que llevaron a darwin a elaborar su teoría fueron: el cambio en las especies domésticas (como perros y plantas que se cultivan) debido a la selección humana; la similitud entre las especies actuales y los rastros fósiles; las similitudes y las diferencias entre especies existentes en distintas regiones o lugares del planeta (biogeografía); la observación de las especies interactuando con el ambiente y el ensayo de robert Malthus. b. ¿Cuáles son factores propios de las ciencias naturales y cuáles son ajenos a ellas? los factores propios de las ciencias naturales son los que se relacionan con la observación sistematizada de evidencias como el cambio por selección artificial en las razas de perros, del registro fósil y de la distribución geográfica de las especies. la idea que darwin tomó del ensayo de Malthus es un factor ajeno a las ciencias naturales. es importante destacar que estos factores son mucho más frecuentes de lo que la gente en general cree. esta es una oportunidad para destacar la importancia de entender al científico en su contexto social, cultural, histórico y psicológico. c. ¿Qué rasgos de la personalidad de Darwin fueron importantes en la elaboración de su teoría? su capacidad de observar y de relacionar rápidamente la información que iba recolectando y su meticulosidad en la colección y el registro de especímenes fueron rasgos de la personalidad de darwin que influyeron mucho en su trabajo. d. ¿Cuáles son las preguntas que Darwin no pudo responder? darwin no pudo explicar el origen de la variabilidad entre los individuos de una población ni cómo se heredan las características innatas. e. ¿Cuándo se respondieron estas preguntas? el mecanismo de la herencia fue dilucidado en principio por Gregor Mendel a fines del siglo XIX, mientras se publicaban nuevas ediciones de El origen de las especies, pero sin que esta información llegara a darwin. luego, a principios del siglo XX, fue descubierto el papel del adn en la herencia biológica. también en este siglo fue comprendida la fuente de variabilidad en una población: si cambia la diversidad genética de una población por mutación del adn

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habían sido tomadas con ejemplares muertos y fijados a los troncos, ya que estas polillas rara vez se posan en los troncos de los árboles.

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de sus individuos o por migración, lo individuos son diferentes ante la selección natural. f. ¿En qué consiste el neodarwinismo? el neodarwinismo es la fusión de la teoría de darwin con las teorías acerca de la herencia biológica y el estudio de la genética de las poblaciones. a partir de los descubrimientos de la biología en el siglo XX, los neodarwinistas pudieron explicar la teoría de darwin entendiendo cómo se produce la diversidad genética y cómo se heredan las características de padres a hijos.

6 . el siguiente texto es similar al de muchas publicidades de insecticidas y de productos de limpieza. “¡Limpiol! Mata todos los gérmenes, ¡hasta los evolucionados!”. a. ¿Existen organismos evolucionados y no evolucionados?

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todos los seres vivos son evolucionados, ya que las especies son el resultado del cambio de los organismos a través del tiempo, incluso las bacterias son producto de millones de años de evolución. b. ¿Qué consideran que quiere expresar el fabricante de este producto? lo que el fabricante quiere destacar del producto es que es efectivo para eliminar incluso a aquellos organismos que presentan una adaptación que los hace resistentes a otros productos similares, que actuaron como factor de selección en generaciones anteriores. c. Si en una casa existen microorganismos que no mueren con este producto, ¿cuál sería el resultado de aplicar Limpiol a una población de “gérmenes” después de varias generaciones? luego de varias generaciones, es probable que se obtengan poblaciones de microorganismos totalmente resistentes al limpiol.

7. escriban un texto con los siguientes conceptos: gradualismo; edad de la tierra; registro fósil discontinuo; formas intermedias; crítica.

Producción personal. el siguiente es uno de los textos que pueden responder a esta consigna. una de las críticas que se le ha hecho al darwinismo es que la edad de la tierra no habría sido suficiente para que evolucionen de forma gradual todos los seres vivos extintos y actuales. Por otra parte, el registro fósil discontinuo es considerado como otra evidencia en contra del gradualismo. los darwinistas refutan este argumento sosteniendo que el registro no es discontinuo, sino que existen formas intermedias que aún no han sido descubiertas.

8 . en las siguientes imágenes, se muestran seres vivos con distintas adaptaciones.

a. Identifiquen las adaptaciones más notables. las adaptaciones que se espera que observen son el largo del cuello de la jirafa y las alas modificadas de los pingüinos. b. Elaboren una hipótesis de cómo pudieron haber aparecido esas adaptaciones bajo la teoría de Lamarck. bajo la teoría de lamarck, las jirafas antes tenían el cuello corto, pero ante la falta de alimento, empezaron a estirar sus cuellos para alcanzar las hojas más altas. el cuello se les estiró y transmitieron esta característica a sus hijos, que luego siguieron estirando el cuello y así sucesivamente. lo mismo podría explicar lamarck para el caso de los pingüinos, estos habrían comenzado a usar sus alas para nadar y poder atrapar peces en el mar. estas alas empezaron a cambiar de forma, y cada individuo transmitió este cambio adquirido por el hábito de nadar a sus hijos, lo mismo ocurrió con los hijos, hasta que la forma de la aleta se habría vuelto completamente hidrodinámica. c. Elaboren otra hipótesis, pero esta vez bajo la teoría neodarwinista. según el neodarwinismo, en la población de jirafas primitiva de cuello corto, habría aparecido por mutación genética alguna (o algunas) jirafas con cuello más largo que las demás que alcanzaban el alimento con mayor eficiencia. eventualmente, estas jirafas mejor alimentadas sobrevivieron, dejaron más descendientes que las otras y las sobrevivieron. los hijos de las jirafas con el cuello más largo habrían heredado la información genética contenida en el adn que, al expresarse, produce un cuello más largo. como el neodarwinismo es gradualista, la explicación más ajustada a esta corriente sería que el largo fue aumentando tras sucesivas mutaciones a lo largo de millones de años hasta alcanzar el largo actual. algo similar se puede aplicar a las alas de los pingüinos.

9 . discutan la frase de theodosius dobzhansky: “Nada en la biología tiene sentido, excepto a la luz de la evolución”. todos los organismos y, por lo tanto, sus características y su interacción (que es lo que estudia la biología) son el resultado de la evolución.

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[red CONCEPTUAL] Fijistas

no creían en

eVOLUCIÓN es el de los

Cambio

Lamarck

según

Seres vivos

a través del

Tiempo

¿Cómo se produce? según

no creían en

y

Darwin

dejó

postuló la teoría de

Preguntas sin responder

la selección natural Origen de la variabilidad que actúa gracias a

- Variabilidad - Limitación del ambiente - Competencia por los recursos

formulada a partir de

-Registro fósil -Evidencias de viaje en el Beagle -Trabajo de Malthus

Leyes de la herencia

cuando esto fue resuelto por la ciencia se originó el

Neodarwinismo

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Mejoras en los individuos que son heredadas a los hijos

Wallace

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Capítulo 3 | El origen de las especies EX PERIMEN TO S E N P A P E L ¿el registro fósil está incompleto o refleja exactamente la evolución de las especies?

Taller de Ciencias

© Editorial Estrada S. A. 2013

en este caso, no se plantea un experimento, sino una observación, dado que la paleontología no es una ciencia experimental. eldredge y Gould estudiaron fósiles de invertebrados encontrados en distintos estratos geológicos. estas muestras estaban bien fechadas, y el registro era muy completo (se encontraron ejemplares muy cercanos en el tiempo). ellos observaron que, teniendo un registro fósil tan completo,

[ ]

igual se observaban cambios significativos en la morfología entre una forma y otra, fechada pocos millones de años después. Por otra parte, no observaban grandes cambios en las formas pertenecientes a períodos largos. el hecho de tener un registro tan completo fue un argumento en contra del gradualismo darwinista y sirvió como base a la teoría de los equilibrios puntuados, que postula que las especies atraviesan largos períodos de tiempo sin cambios (estasis) y que los grandes cambios se producen en cortos períodos (en escala geológica).

¿El aislamiento reproductivo contribuye a la especiación? en este caso, el taller propone analizar un experimento realizado por la investigadora diane dodd en el que utilizó Drosophila melanogaster para estudiar el proceso de especiación alopátrica. el objetivo del experimento fue lograr el aislamiento reproductivo entre dos grupos de moscas de una misma población. lo hizo aislándolas en el espacio y sometiendo a cada grupo a condiciones ambientales distintas.

1. ¿a qué conclusiones creen que arribó la investigadora a partir de los resultados? la investigadora concluyó que el aislamiento geográfico y la presión de selección de distintos ambientes pueden generar aislamiento reproductivo entre dos grupos de una misma especie.

2. ¿aceptarían la hipótesis que se plantea en este taller? ¿y la predicción? con los resultados de este experimento, se puede concluir que el aislamiento geográfico puede llevar al aislamiento reproductivo, y este es un primer paso para que se pueda producir la especiación. Por lo tanto, se podrían aceptar la hipótesis y la predicción.

3. al final del experimento, ¿ya hay especies diferentes? ¿Qué debe suceder para que sean especies diferentes? al final del experimento, no hay dos especies diferentes, hay simplemente dos grupos en

cada uno de los cuales, los individuos prefieren aparearse entre sí en lugar de aparearse con los individuos del otro grupo. Para que estén definidas dos especies, los cambios acumulados en cada grupo deberían ser suficientes como para que ninguno de los individuos de un grupo se aparee con el otro y, en caso de que esto curra, la descendencia no tendría que ser fértil.

4. ¿actuó la selección natural? ¿en qué etapa del experimento? la selección natural actúa una vez que los grupos son sometidos a condiciones ambientales diferentes, en este caso, la fuente de alimento. es esperable que en una de las peceras sean seleccionados aquellos individuos que consuman y digieran más eficientemente la maltosa y en el otro, los que consuman y digieran el almidón con mayor eficiencia.

5. ¿se puede asegurar que si las peceras hubieran tenido el mismo alimento no hubiera habido cambios en las subpoblaciones? ¿Por qué? ¿Qué otro mecanismo evolutivo pudo haber influido? ¿de qué forma? no, esto no se puede asegurar. otro mecanismo por el cual las subpoblaciones pudieron haberse diferenciado es la deriva genética. es decir, aunque los ambientes hubieran sido iguales, si, por azar, el grupo que se puso en una de las peceras tenía una alta proporción de genes poco frecuentes en la población original, estos genes habrían aumentado su frecuencia en esta subpoblación y así, esta quedaría diferenciada de la otra.

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ACTIVIDADES 1 . ¿Por qué drosophila melanogaster es un buen modelo para estudiar la evolución?

poder reproducirse con las otras subespecies y conformar una nueva especie de pinzones.

Porque es fácil de manejar, no requiere mucho espacio ni mantenimiento y se pueden obtener muchas poblaciones en poco tiempo, por lo que los cambios evolutivos son observables.

4 . ¿este experimento confirma que todas las especies emparentadas que se encuentran aisladas geográficamente se produjeron por especiación alopátrica? ¿Por qué?

este experimento contribuyó como evidencia de la teoría de especiación alopátrica propuesta por darwin y posteriormente, por otros biólogos evolucionistas.

3 . ¿cómo se relaciona el experimento con lo que observó darwin en las islas Galápagos? este experimento se relaciona con la evolución de las distintas especies de pinzones que darwin observó en las distintas islas Galápagos. una de las hipótesis que explicaría esta diversificación es que a partir de una única población de pinzones, diferentes individuos habrían migrado a las distintas islas en las que encontraron fuentes de alimento diferentes.

Por selección natural, según darwin, en cada isla habrían sido favorecidos los individuos con las características más adecuadas para consumir el alimento con mayor eficiencia. así, cada subpoblación habría acumulado cambios a lo largo del tiempo hasta no

no, este experimento solo demuestra que el aislamiento reproductivo puede ser una consecuencia del aislamiento geográfico, pero no excluye otros mecanismos de especiación. dos especies emparentadas que hoy vemos aisladas geográficamente pudieron no estarlo hace millones de años y haberse generado por otro tipo de especiación, como la parapátrica o la simpátrica y posteriormente, quedar aisladas una de la otra.

5 . ¿se puede demostrar inequívocamente cómo se generó cada especie existente en el planeta? no, se pueden proponer hipótesis que, en algunos casos, expliquen parcialmente la evolución de algunas especies, pero es imposible demostrar inequívocamente cómo surgió cada especie del planeta porque para ello deberíamos presenciar cada evento evolutivo de cada línea filogenética, es decir, viajar en el tiempo sabiendo el momento exacto en el que se produce cada cambio relevante en la población.

Actividades finales estudIo DE CASO

[ ]

al principio del capítulo se explicó cómo es que se generan nuevas variedades de algunas plantas por causa de la intervención humana. Pero el tipo de intervención que se describe no es absolutamente consciente, es decir, las personas que plantan las semillas de las plantas que sembraron la temporada anterior, no buscan, por ejemplo, aislar reproductivamente dos subpoblaciones de la especie. como vimos, lo que ocurre en muchos casos es que el aislamiento reproductivo se produce porque la variedad que se siembra cada año termina teniendo otro período de floración (las flores son los órganos reproductores de las plantas).

1 . esto podría compararse con un tipo de especiación vista en este capítulo en la que, si bien dos subpoblaciones comparten un mismo ambiente, pueden quedar aisladas reproductivamente por otros factores, como alimentarse en distintas zonas. ¿cuál es este tipo de especiación? este caso puede corresponderse con el tipo de especiación simpátrica. a. en el ejemplo de los cultivos, ¿los humanos son un factor seleccionador? en el caso de los cultivos, el efecto de los humanos no es consciente ni dirigido sino que, al cosechar en un momento determinado, luego germinan las semillas de un grupo de plantas (con un período de floración particular), que fue elegi-

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2 . ¿cómo contribuyó este experimento a las teorías acerca del origen de las especies?

27

do de forma azarosa. esto podría corresponderse con un efecto fundador o de cuello de botella más que con selección artificial.

son favorecidas las semillas que tengan una estructura que les permita ser levantadas y movidas por el viento con mayor eficiencia.

2 . ¿el caso de las plantas que tienen frutos, que son dispersados por los animales que los comen, es un caso de selección natural? ¿y el de las semillas dispersadas por el viento? ambos son casos de selección natural. en el primer caso, los animales son el factor de selección, estos tenderán a consumir frutos más dulces y vistosos. en el caso de las semillas dispersadas por el viento, este actúa como factor de selección.

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3 . cuándo una población evoluciona por deriva genética, ¿se pueden hacer predicciones acerca de qué cambios se observarán en futuras generaciones? y en el caso de la selección natural, ¿es siempre posible hacer este tipo de predicciones? cuando una población evoluciona por deriva genética, no se pueden hacer predicciones sobre los cambios que se produzcan en esa población, dado que el cambio de la diversidad genética es totalmente al azar. en el caso de la evolución por selección natural, se pueden hacer predicciones a corto plazo en algunos casos en los que se conozca muy bien la interacción entre la especie y su ambiente. Por ejemplo, si se sabe que la mayoría de los individuos de una población de bacterias no es resistente a determinado contaminante que apareció en el agua en la que viven, se puede predecir que la población se transforme por selección natural hasta que todos los individuos sean resistentes. Pero no es posible predecir todos los cambios que ocurrirán en un ambiente a largo plazo y cómo reaccionará una población a ellos.

Moras.

Panadero.

e. Las especies se generan en un lapso breve por mecanismos distintos de la selección natural. equilibrios puntuados.

5 . ¿cuáles son los mecanismos de evolución de la población o de especiación que están actuando en las siguientes situaciones? justifiquen su elección.

A

tiempo

B

4 . indiquen a qué teoría corresponden los siguientes enunciados. a. La aparición de especies ocurre en un ritmo regular.

Gradualismo (neodarwinismo). b. Por largos períodos, las especies sufren pocos cambios. equilibrios puntuados. c. El mecanismo que determina la generación de nuevas especies es fundamentalmente la selección natural. darwinismo y neodarwinismo. d. Los cambios se acumulan de forma gradual en los genes, y pasan de generación en generación. neodarwinismo.

tiempo

C

tiempo

28

b. este esquema representa un fenómeno de cuello de botella en el que un evento eliminó a la mayoría de los individuos de una población (sin importar sus características) y solo unos pocos sobrevivieron. estos pocos poseían, por azar, genes poco frecuentes en la población que fueron transmitidos a la descendencia, y así se modificó la diversidad genética de esta especie. al tener genes distintos, la selección natural tendrá efectos diferentes en esta nueva población que en la original. c. este esquema representa el fenómeno de efecto fundador. en este un grupo con genes raros en la población original migra a otro ambiente y origina una nueva población con características genéticas distintas que se comporta diferente que la población original frente a la selección natural.

6 . el País Vasco es una región de españa limítrofe con francia. un alto porcentaje de habitantes de dicha región tiene un grupo sanguíneo particular, o rh negativo. ¿a través de qué fenómeno puede explicarse que se presente tan a menudo esa característica en esta zona? lo más probable es que este fenómeno se deba a un efecto fundador en el que un grupo reducido de individuos, que tenía este grupo sanguíneo, migró desde otra región y fundó el País Vasco.

7. los yaguaretés están en peligro de extinción en nuestro país. si se toman medidas adecuadas para reconstituir las condiciones del hábitat natural de forma tal que la pequeña población inicial crezca, ¿qué creen que pasará con la variabilidad genética? ¿a qué fenómeno correspondería este proceso? en este caso, la variabilidad genética inicial, luego de que la población crezca debido a estas acciones, será menor a la de la población original que quedó al borde de la extinción. este fenómeno correspondería a un proceso de cuello de botella.

8 . Muchas parejas humanas tienen dificultades para tener hijos, en muchos de estos casos, la mujer y el hombre son totalmente fértiles (de hecho, en algunos casos, ambos han tenido hijos con otras parejas), pero juntos no logran la fecundación o el avance normal de la gestación. estas parejas, en la mayoría de los casos, pueden recurrir a tratamientos médicos que

les permiten tener hijos. reúnanse en grupos y discutan las siguiente preguntas. a. ¿Qué podría ocurrir con la población humana si no existiera la tecnología para permitir que estas parejas tengan hijos? sin la tecnología que les permita a estas parejas reproducirse, podría producirse una división de la población humana en la que queden conformados dos o más grupos aislados reproductivamente. estos, eventualmente, podrían evolucionar hasta conformar nuevas especies. b. ¿La evolución es algo que ocurrió solo en el pasado? no, la evolución es algo que ocurre constantemente, aunque no lo podamos apreciar en todos los casos debido al tiempo en el que se pueden observar los cambios en la mayoría de las especies. c. ¿En la actualidad sería probable que la especie humana genere una nueva subespecie por un proceso de especiación alopátrica? ¿Por qué? esto es poco probable debido a que los humanos tenemos la tecnología necesaria para comunicarnos y trasladarnos alrededor de casi todas las regiones del planeta.

9 . los perros son una especie relacionada con los lobos que ha sido domesticada y transformada por el ser humano desde hace aproximadamente 10.000 años, esto es muy poco tiempo en una escala geológica. imaginen que son un paleontólogo o una paleontóloga del año 3014 y, sin saber nada de perros, de lobos ni de su relación con los humanos, descubren el siguiente registro fósil: esqueletos de lobos y de perros primitivos de millones de años de antigüedad y luego, en el estrato correspondiente a los últimos 11.000 años, encuentran esqueletos de caniches, ovejeros, pitbull, dálmatas, chihuahuas, y otras razas de perro. ¿bajo qué teoría explicarían este cambio? ¿Por qué? un paleontólogo podría explicar este cambio bajo la teoría de equilibrios puntuados, ya que observaría un largo período de estasis y luego, un corto período con muchas modificaciones morfológicas.

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a. se trata de un esquema que representa la especiación alopátrica en la que una población queda dividida por una barrera geográfica. con el tiempo, ambos grupos acumulan cambios por separado hasta ser lo suficientemente distintos entre sí como para conformar dos especies distintas (es decir, que no se cruzan entre sí o no dejan descendencia fértil).

29

[red CONCEPTUAL] Por divergencia

Mutaciones

varían su biodiversidad genética por

atraviesan

Procesos de especiación por los cuales se originan nuevas

esPECIES

Migraciones

su origen es explicado por la

Teoría Sintética (neodarwinismo)

y

Teoría de equilibrios puntuados

Breve de forma

Gradual y sucesiva

Puntual y ramificada

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a un ritmo

Constante

Variable por acción predominante de

Selección natural

Instantáneos • Peripátrica • Cuántica

período de especiación

Largo

• Alopátrica • Simpátrica • Parapátrica

Deriva génética

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Capítulo 4 | El origen de la vida EXPERIME NTO S E N P A P E L

el experimento de Pasteur fue clave para desterrar definitivamente la teoría de la generación espontánea. Él demostró que incluso seres microscópicos como los microbios procedían de seres preexistentes y no, de la materia inanimada. la explicación de este experimento es una herramienta por excelencia para que los alumnos pongan en práctica el análisis del método experimental. Para complementar este análisis, el docente puede preguntarles qué controles harían en este experimento. una respuesta posible a esto debería ser: dejar uno de los balones con el cuello en forma de “s” al mismo tiempo que se rompen los cuellos de otros balones con caldo nutritivo, esto garantizaría que la aparición de los microbios se debe al contacto con el aire y no, al tiempo de incubación. ¿es posible obtener moléculas orgánicas a partir de materia inanimada?

Taller de Ciencias

en este caso, se explica el experimento que realizaron Miller y urey a partir del cual quisieron demostrar la hipótesis de oparin y Haldane, quienes sos-

¿Hay bacterias aerobias y anaerobias en la actualidad? en este taller se propone analizar la presencia de bacterias aerobias y anaerobias en el tracto digestivo humano, más específicamente en la boca.

Para esto, se les propone colocar medios de cultivo en los que se sembraron muestras de la boca de alguno de los alumnos en dos ambientes distintos: uno con oxígeno y otro sin oxígeno.

tenían que es posible obtener moléculas propias de los seres vivos a partir de sustancias inorgánicas si se reproducen las condiciones de la tierra primitiva. es importante diferenciar entre esta teoría y la de la generación espontánea, dado que esta última postula que todos los seres vivos, incluso en la actualidad, provienen de la materia inanimada. en cambio, la teoría de oparin y Haldane sostiene que el origen de la vida a partir de materia inorgánica debió haber sido un evento único y necesario para que aparezcan en la tierra los seres vivos, dado que antes no había organismos. como resultado del experimento de Miller y urey, se logró obtener materia orgánica a partir de materia inorgánica. la energía necesaria para que se lleven a cabo estas reacciones de síntesis en el dispositivo, provenía de descargas eléctricas que simulaban la radiación proveniente del sol en la tierra primitiva, la cual no era filtrada, dado que no existía la capa de ozono. así concluyeron que la formación de moléculas biológicas a partir de compuestos sencillos, presentes en nuestro planeta hace miles de millones de años, podría haber sido posible.

se espera que no haya colonias bacterianas en el ambiente sin oxígeno, y que en caso de haberlas, haya menos y de un aspecto diferente en el frasco sin oxígeno. como cada colonia proviene de una bacteria, al contar las colonias se puede estimar el número de bacterias presentes en la muestra y así, concluir que hay muy pocas bacterias anaerobias en nuestra boca, dado que es una parte del sistema digestivo que está en contacto con el aire. son pocos los espacios de la cavidad bucal a los que no llega el oxígeno. sin embargo, la detección de algunas bacterias anaerobias demuestra su existencia en la actualidad.

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¿los microorganismos se originan de manera espontánea?

[ ]

31

ACTIVIDADES 1 . redacten un texto con las conclusiones a las que llegaron a partir de sus resultados. en un informe de ciencias naturales, en esta parte se incluyen argumentos para intentar explicar los resultados. usen estas preguntas como guía. la respuesta a esta consiga es personal, pero se ofrecen a continuación algunas respuestas posibles a las preguntas guía. a. ¿Se cumplió la predicción inicial? En caso afirmativo, ¿cómo se explica, según los conocimientos previos?

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dado que es probable que crezcan colonias de bacterias anaerobias en el frasco sin oxígeno, entonces no se cumpliría la predicción inicial. algunas bacterias de la boca podrían ser anaeróbicas y crecer en el frasco sin oxígeno. b. ¿Puede haber habido fallas en el procedimiento? ¿Cuáles? ¿Cómo podrían modificar los resultados obtenidos? en caso de que las muestras hayan sido contaminadas por bacterias presentes en el ambiente o por las microgotas que salen de la boca de los alumnos al hablar, no se habría modificado el resultado cualitativo del experimento, dado que estas bacterias son aerobias, y solo hubieran sumado colonias a la placa del ambiente con oxígeno. Por otra parte, si el frasco con la vela está mal cerrado, podrían crecer allí bacterias aerobias. c. A partir de estos argumentos, ¿la hipótesis inicial se mantiene?

los resultados debidos a un error, posiblemente lleven a concluir que la hipótesis no se mantiene, dado que también se encontrarían bacterias en el frasco con la vela.

2. ¿cómo harían para comprobar que en el recipiente con la vela se consiguió eliminar el oxígeno? diseñen una experiencia que incluya este control (una pista: tengan en cuenta la respuesta que tendrían otros organismos aerobios en un ambiente con esas condiciones). se debería incluir una placa extra con bacterias aerobias conocidas en el ambiente con la vela. si estas crecen, quiere decir que el dispositivo falló, y queda oxígeno en el ambiente. a. En el control, ¿utilizarían un ser vivo microscópico, como las bacterias, o uno que pudiera analizarse a simple vista?

Podrían utilizar ambos tipos de organismos, la ventaja con usar uno macroscópico es que se observa a simple vista si sobrevive o no, y es posible que lo consigan con mayor facilidad y que conozcan mejor su metabolismo. un ejemplo podría ser un pequeño insecto o una lombriz. b. ¿Elegirían un organismo autótrofo o uno heterótrofo? ¿Por qué? deberían elegir un organismo heterótrofo para asegurarse de que no genere oxígeno por sí mismo.

Actividades finales estudIo DE CASO

[ ]

de la misma manera que la falta de oxígeno es letal para los organismos aerobios, un exceso de este gas también resulta tóxico, y puede producir diversas complicaciones en el organismo. en el ser humano, por ejemplo, la intoxicación con oxígeno puede provocar convulsiones, problemas en la vista y dificultad respiratoria. estas situaciones no ocurren naturalmente, ya que la cantidad de oxígeno en la atmósfera es aproximadamente constante; sin embargo, pueden presentarse cuando se emplean dispositivos que suministran este gas de manera artificial, como máscaras de oxígeno, tanques de buceo o incubadoras neonatales, por períodos prolongados.

1 . ¿Qué propiedades tiene el oxígeno gaseoso? ¿cómo lo aprovechan los seres vivos? el oxígeno gaseoso es un potente oxidante. en las reacciones de oxidación, se libera energía.

Por esto, la mayoría de los seres vivos utilizan el oxígeno para oxidar sustancias orgánicas (proveniente de los alimentos) y así obtener energía.

2 . ¿Hubiera sido posible la evolución química, si este gas hubiese sido abundante en la atmósfera primitiva? ¿Por qué?

Probablemente no hubiera sido posible, dado que los compuestos orgánicos que llegaran a formarse hubieran sido rápidamente oxidados por este gas.

32

4 . armen en sus carpetas un cuadro comparativo acerca de las diversas hipótesis sobre el origen de la vida, en qué experiencias se basaron, y si eran correctas.

Hipótesis

Panspermia

Abiogénesis

Litopanspermia

En qué consiste La vida se originó en algún lugar del espacio y llegó a la Tierra a través de astros como asteroides y cometas.

La vida se originó en la Tierra a partir de la materia inorgánica.

Experiencias ¿Eran correcen las que se tas? basaron Ninguna

Experimento de Miller y Urey, experimento de las microesferas de Fox, descubrimiento de nanobios.

La vida no se Microorganisoriginó en la mos que soTierra, sino en brevivieron otro lugar del viajes de ida cosmos y llegó y vuelta a la a ella a través Luna; presencia del choque de microorgade muchos nismos en las meteoritos capas externas que cayeron a de la atmósfela Tierra hace ra; compuesaproximadatos orgánimente 3.500 cos presentes millones de en meteoritos; años. (versión presencia de moderna de la formas similapanspermia). res a bacterias en meteoritos encontrados en la Antártida.

No es aceptada actualmente.

Es la más aceptada, con sus variantes (sustancias que intervinieron, sustrato, secuencia de síntesis, etc.).

No es la más aceptada actualmente, pero tiene mayor valor científico que la panspermia debido a las pruebas que existen a su favor.

5. lean los siguientes pares de palabras. redacten una definición que abarque ambos conceptos y luego, una explicación sobre las características que los diferencian. a. Heterótrofo - autótrofo. un ser vivo heterótrofo es aquel que debe obtener el alimento del medio, mientras que los autótrofos pueden sintetizar su alimento a partir de compuestos inorgánicos. los seres vivos heterótrofos obtie-

dado que el oxígeno gaseoso no suele estar presente en el cosmos, se podría pensar que la presencia de este gas en otro planeta podría ser un indicio de la existencia de organismos vivos.

nen su energía oxidando los alimentos que consumen. los autótrofos obtienen su energía oxidando los alimentos que ellos mismos producen a partir de otra fuente de energía externa, como la luz solar o reacciones químicas del medio. algunos autótrofos no sintetizan alimento, sino que toda la energía obtenida es la del medio. b. Respiración aeróbica – respiración anaeróbica. la respiración aeróbica es aquella en la que el oxígeno es el que oxida al sustrato, mientras que en la respiración anaeróbica, es otro compuesto el que oxida. c. Fotoautótrofo – quimioautótrofo. los fotoautótrofos son organismos que producen su alimento a partir de energía que obtienen de la luz solar, los quimioautótrofos obtienen su energía a partir de reacciones químicas del medio externo. d. Procariota – eucariota. las células procariotas son aquellas que no tienen un núcleo definido ni compartimientos separados por membranas internas. las eucariotas, en cambio, tienen un núcleo definido por una doble membrana y otros compartimientos definidos por membranas internas. las células procariotas aparecieron antes de las eucariotas.

6 . Marquen con una X la opción correcta (o las opciones correctas) para completar cada una de las siguientes frases. luego, expliquen cuál fue el objetivo de realizar cada una de las acciones que eligieron. a. El control de la experiencia de Redi fue... un frasco destapado. un frasco cubierto con gasa. un frasco tapado herméticamente. b. La clave del experimento de Pasteur fue... tapar uno de los frascos con una gasa. calentar el caldo. utilizar frascos con el cuello curvado. c. Miller y Urey lograron conseguir evidencias a favor de la hipótesis de Oparin y Haldane porque... emplearon la cantidad adecuada de cada gas. colocaron un mechero debajo del balón “océano”. agregaron un tubo refrigerante a continuación de la “atmosfera”.

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3 . ¿les parece que la presencia de oxígeno en otro planeta puede ser un indicio de la existencia de vida en ese lugar? justifiquen su respuesta.

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a. redi dejó un frasco destapado para asegurarse de que, si aparecían larvas en la carne, la única posibilidad era que las moscas tuvieran acceso a ella. b. el cuello en forma de “s” o cuello de cisne, deja salir el vapor del caldo caliente, pero retiene las partículas del aire, por lo que con esto, Pasteur se aseguró de que el caldo permaneciera estéril al no poder ingresar a este ningún microbio del exterior. c. todos estos factores contribuyeron al éxito del experimento, sin embargo, lo que se les critica a Miller y urey es que la composición de gases que utilizaron pudo no haber sido la misma que la de la atmósfera prebiótica, por lo que, para algunos, su resultado no tendría validez como prueba de la hipótesis de oparin y Haldane.

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7. lean el siguiente fragmento de la novela de ciencia ficción Alrededor de la Luna, del escritor francés julio Verne (1828-1905), escrita en 1869, es decir, cien años antes de la llegada del ser humano a este satélite. luego, respondan a las preguntas.

—¡Sí! —dijo el capitán—. ¡Ya que no sé adónde voy, quiero saber a qué voy!

—¿A qué? —repitió Miguel dando un salto de un metro—. ¿A qué? ¡A tomar posesión de la Luna en nombre de los Estados Unidos! ¡A añadir un Estado más a los treinta y nueve de la Unión! ¡A colonizar las regiones lunares, a cultivarlas, a poblarlas, a transportar a ellas todas las maravillas del arte, de las ciencias y de la industria! ¡A civilizar a los selenitas, si es que no están más civilizados que nosotros, y a constituirlos en República si no tienen ya esta forma de gobierno!

—¿Y si no hay selenitas? —replicó Nicholl, que bajo la influencia de aquella embriaguez inexplicable se volvía terco y pendenciero.

—¿Quién dice que no hay selenitas? —exclamó Miguel, en tono de amenaza.

—¡Yo! —gritó Nicholl.

—Capitán —dijo Miguel—, no repitas esa insolencia, o te la hago tragar con los dientes.

Los dos adversarios iban a lanzarse uno contra otro, y aquella discusión se iba a convertir en pelea, cuando Barbicane se plantó entre ambos de un salto.

—¡Deténganse, desdichados! —dijo volviendo a sus compañeros de espaldas uno al otro—. Si no hay selenitas, nos pasaremos sin ellos.

—Sí —respondió Miguel, que no era menos testarudo—. ¡No nos hacen falta los selenitas! ¡Abajo los selenitas!

—Para nosotros, el imperio de la Luna —dijo Nicholl—. Nosotros tres constituiremos la República.

a. ¿Cómo se imaginan Miguel, Nicholl y Barbicane a los seres vivos de la Luna? ¿A qué especie terrestre les parece que se parecen los selenitas, según el texto?¿Qué les hace suponer esto? de acuerdo con lo que se deduce del texto, Miguel, nicholl y barbicane imaginaban a los selenitas como seres inteligentes parecidos a los humanos, dado que los imaginaban como seres civilizados bajo alguna forma de gobierno. b. Si se tratara de hallar vida en la Luna, ¿qué características se tendrían que buscar? si se quisiera hallar vida en la luna, y esta no fuera tan evidente como imaginaban los protagonistas de esta novela, se debería buscar agua y rastros de compuestos similares a los que solo se encuentran en los seres vivos terrestres, como aminoácidos, hidratos de carbono, lípidos o ácidos nucleicos o sustancias lo suficientemente complejas que den a suponer que fueron formadas sin la intervención de células o de moléculas catalizadoras (como las enzimas).

8 . respondan a las siguientes preguntas. a. ¿Por qué fue crucial, en las células primitivas, la formación de una membrana que separase el interior celular del medio en el que se encontraban? la membrana celular impide la entrada de sustancias que pueden alterar las moléculas que se forman dentro de las células. esto les brinda a los seres vivos un medio más estable en el que se puede llevar a cabo un metabolismo (el intercambio controlado de materia y energía con el medio), que es una de las características propias de la vida. b. ¿Por qué se cree que las células eucariotas se originaron a partir de las células eucariotas? ¿Qué teoría permite explicar este evento? las células eucariotas tienen organelas (mitocondrias y cloroplastos) que tienen características de células procariotas, por lo que se cree que se originaron cuando células procariotas grandes fagocitaron a otras más pequeñas, que eran capaces de respirar oxígeno o de fotosintetizar, y que luego incorporaron en un proceso de simbiosis. la teoría que pretende explicar esto es la de la endosimbiosis seriada. c. ¿El origen de las células eucariotas corresponde al período de evolución química o biológica? ¿Por qué? corresponde al período de evolución biológica, ya que aparecieron cuando ya existían organismos vivos: los procariotas.

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[red CONCEPTUAL] oriGen de la Vida hipótesis

En el espacio exterior

En la Tierra primitiva

En la Tierra, de manera permanente se llama

• Anaxágoras • Arthemius • Varios científicos contemporáneos

evidencias a favor

Composición de los meteoritos Murchison y ALH84001.

Supervivencia de bacterias en el espacio

sostenida por

• Oparin • Haldane • Margulis • La mayoría de los científicos en la actualidad

evidencias a favor

Teoría de la generación espontánea

Experimento de Miller y Urey

Experimento de Fox

refutada por

Redi

Pasteur

conclusión

Nanobios descubiertos por Gold

Todo ser vivo proviene de un ser vivo preexistente

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apoyado por

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Capítulo 5 | La célula EX PERIMEN TO S E N P A P E L ¿cuál es la importancia de las células en los seres vivos?

Taller de ciencias

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luego de las observaciones de Hooke y de leeuwenhoek, schwann y schleiden quisieron poner a prueba la hipótesis de que las células descriptas por sus antecesores estaban presentes en todos los seres vivos. en este caso, se trata de un trabajo que se basa en la observación más que en la experimentación y, si bien, schwann y schleiden no observaron todos los seres vivos (cosa que es imposible porque ni siquiera en la

[ ]

actualidad se conocen todas las especies que existen), observaron organismos representativos de distintos grupos, y tanto macroscópicos como microscópicos. lo que observaron fue que, en todos los casos existían estructuras, tanto aisladas como agrupadas, delimitadas por una membrana: las células. así empezó a entenderse la importancia de las células en los seres vivos, ya que estos investigadores postularon a partir de sus resultados que todos los organismos debían estar compuestos por células.

Observar los niveles de organización

1. ¿Pudieron observar algo similar en sus preparados?

la propuesta de este taller consiste en realizar una observación similar a la que hicieron schwann y schleiden. la actividad consiste en la observación de distintos tejidos de un organismo multicelular y varios organismos unicelulares de vida libre. en caso de no tener acceso a las muestras, a un microscopio o a cualquiera de los materiales necesarios, el análisis de los niveles de organización presentes en las plantas y en los microorganismos presentes en el agua estancada, se puede hacer a partir de las fotos y de las preguntas que se realizan a continuación.

se espera que puedan observar algo similar a lo que se muestra en las fotos.

Preparado de bulbo de la cebolla.

2. ¿Qué diferencias observan en los distintos preparados? la principal diferencia entre las células de las hojas y las del bulbo de cebolla es que las primeras se ven verdes y llenas de cloroplastos, ya que es la parte fotosintética de la planta. en ambos casos, también observarán que las células están en contacto unas con otras a través de sus paredes celulares. en el preparado del agua, en cambio, es probable que observen células libres que constituyen organismos completos y que en general no tienen una pared celular (aunque pueden encontrar diatomeas, que tienen cubiertas de silicio).

3. ¿la planta y los organismos presentes en el agua presentan distintos niveles de organización? ¿aceptaron o rechazaron la hipótesis del taller? sí, el mayor nivel de organización que presenta la planta es el de órganos (aunque lo que observarán son tejidos distintos), mientras que los organismos en el agua presentan un nivel de organización de célula.

4. ¿Qué sucede cuando se reproducen las células de la imagen a? ¿y cuándo se reproducen las células de la imagen b?

Preparado del charco de agua.

cuando se reproducen las células de la imagen a, el tejido crece; cuando lo hacen las de la

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imagen b, la población crece (aumenta el número de individuos).

5. ¿cómo relacionan estas imágenes con lo que vieron Hooke y leeuwenhoek, respectivamente? ¿Por qué leeuwenhoek denominó “animáculos” a lo que observó? la primera foto se parece a lo que vio Hooke,

aunque este observó células muertas en las que solo se conservaban las paredes. Él observó un tejido en el que las células permanecían inmóviles. leeuwenhoek, por otra parte, observó algo similar a lo que se ve en la segunda foto: células con movilidad propia desplazándose de un lugar a otro, como lo hacen casi todos los animales, por eso las llamó animáculos.

ACTIVIDADES 1 . ¿Hay distintos niveles de organización en la planta de cebolla? ¿cuáles pudieron observar?

las que llevan a cabo la fotosíntesis, es decir, la nutrición de la planta.

sí, existen distintos niveles, el más complejo es el de órgano (hojas, raíz, flor), pero estos están compuestos por tejidos que están formados de células eucariotas que tienen organelas que pertenecen al nivel de las células procariotas, como cloroplastos y mitocondrias. se espera que puedan observar los tejidos, las células y algunas de estas organelas.

4 . ¿Qué tipos de células tiene la planta de cebolla? ¿Pudieron identificar alguna estructura característica de este tipo de células? ¿cuál?

se espera que en el preparado del agua observen paramecios, algas unicelulares y otros microorganismos pertenecientes al nivel de célula. la diferencia más notable es que se observan más funciones en cada célula de los organismos del agua que en las que forman los tejidos de la cebolla. el pasaje a la multicelularidad vino acompañado de una mayor especialización y de una mayor dependencia de cada célula del organismo con el resto.

3. ¿Por qué no es necesario teñir las células de la hoja de cebolla? ¿cómo relacionan esto con la función de las células de los tejidos presentes en las hojas? no es necesario teñir estas células porque tienen cloroplastos que contienen el pigmento verde clorofila.

Gracias a este pigmento, las células de las hojas son

5 . ¿Qué diferencias en el aspecto de las células presentes en el agua y las de la cebolla llamaron más su atención? ¿Por qué? respuestas personales. se espera que les llamen la atención las cilias que permiten el movimiento de los paramecios; que encuentren el contraste con la inmovilidad de las células de los tejidos de la cebolla. aunque podrán observar movimiento dentro de estas últimas, como el movimiento de las organelas en el citoplasma.

6. ¿en el agua del florero había bacterias? ¿de la observación al microscopio óptico ustedes podrían decir que son procariotas? ¿cuál es la única diferencia que pudieron percibir respecto de las células eucariotas? en caso de que hayan podido observar bacterias, la diferencia con las células procariotas, además del tamaño, es la ausencia de núcleo.

Actividades finales estudIo DE CASO

[ ]

1 . Vuelvan a leer el estudio de caso del comienzo del capítulo. a. ¿Qué dice el texto con respecto a las organelas presentes en células de distintos tejidos?

de acuerdo con la función de cada tejido, la proporción y el tamaño de las organelas de las células que lo compone varía. en células que metabolizan lípidos, está muy desarrollado el retículo endoplasmático liso; en las que secretan sustan-

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2 . ¿a qué nivel de organización pertenecen los organismos que observaron en el preparado del agua? ¿Qué diferencias observaron entre estas células y las de la cebolla?

la cebolla tiene células eucariotas vegetales. Por ser células eucariotas, deberían poder ver el núcleo o algunas organelas; por ser células vegetales, se observa la pared celular que las caracteriza.

37

cias al exterior, el complejo de Golgi es muy grande. en las que requieren energía constantemente hay muchas mitocondrias, entre algunos ejemplos. c. ¿cómo se relaciona la función de las organelas con las funciones de los tejidos que se mencionan? la función de las organelas que están en mayor proporción en las células de cada tejido, suele coincidir con la función principal del tejido.

2 . ¿Qué diferencias existen entre las células procariotas y las eucariotas?

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en este caso, la pregunta apunta al nivel de compartimentarización de uno y otro tipo celular. en las células procariotas, todos los procesos y las reacciones químicas ocurren en un mismo espacio, esto limita el número y la diversidad de reacciones posibles, ya que el producto de una puede

3 . completen el siguiente cuadro comparativo en el que se mencionan distintas células.

Célula de Paramecio Bacteria Célula Célula de Cianobacriñón de de un hoja de teria ratón hongo una planta macroscópico Tipo de célula (procariota o eucariota)

Eucariota Eucariota Procariota Eucariota Eucariota Procariota

Nivel de organización del organismo del que forma parte

Sistema de Célula con Célula sin Tejido órganos núcleo núcleo

¿Es una célula independiente o forma un tejido?

Forma un Célula tejido independiente

Célula Forma un Forma un Célula indepen- tejido tejido independiente diente

¿Tiene pared celular?

No

No

Sí

Sí

Sí

Sí

¿Tiene cloroplastos?

No

No

No

No

Sí

No

Órganos

Célula

4 . ¿a qué tipo de células (procariota, eucariota animal o eucariota vegetal) corresponden las siguientes características? a. Tienen pared celular de celulosa. eucariotas vegetales. b. Poseen su material genético dentro de un núcleo. eucariotas en general.

interferir en los reactivos de otra. la división de espacios intracelulares de las células ecucariotas permite que muchos procesos muy diversos ocurran al mismo. además, en las células eucariotas, el material genético está protegido por una cubierta nuclear y es menos susceptible a ser degradado por las sustancias que hay en el citoplasma. esto permitió que estas células puedan tener genomas cada vez más grandes. a. ¿consideran que estas diferencias fueron importantes en el pasaje a la multicelularidad? ¿Por qué? sí, estas diferencias fueron muy importantes en el pasaje a la multicelularidad. la posibilidad de realizar muchas funciones al mismo tiempo y de tener un genoma con más información, permitió la especialización de distintos grupos de células, lo que dio lugar a la formación de tejidos y de los niveles superiores de organización. c. Conforman a los organismos pluricelulares. eucariotas en general. d. Solo están presentes en las bacterias.

Procariotas. e. Poseen ribosomas. todas. f. Tienen pared celular.

Procariotas, eucariotas vegetales y eucariotas de hongos. g. No poseen membranas internas.

Procariotas. h. Pueden formar tejidos, órganos y sistemas de órganos. eucariotas animales y vegetales. i. Su división genera organismos nuevos. todos los tipos (en los casos de conformar un organismo unicelular).

5 . lean el siguiente texto, y respondan a las preguntas que están a continuación.

Los virus son agentes que causan enfermedades. Infectan tanto a animales como a plantas e incluso, a bacterias.

Los virus poseen material genético, proteínas, y a veces tienen una membrana, pero no constituyen una célula. No pueden reproducirse por sí mismos, sino que requieren ingresar a otra célula para activarse y multiplicarse.

38

de acuerdo con la teoría celular, los virus no son seres vivos dado que están en un nivel de organización menor. esta teoría postula que la unidad mínima de la vida es la célula.

6. decidan si los siguientes enunciados son verdaderos o falsos. en todos los casos, justifiquen su elección. a. Las bacterias no poseen mitocondrias.

Verdadero. las bacterias están en el mismo nivel de organización que las mitocondrias, no las poseen. b. El retículo endoplasmático rugoso tiene ADN propio. falso. esta organela no tiene adn propio, las mitocondrias y los cloroplastos sí lo tienen. c. La pared de las células de los hongos no se parece a la pared de las células vegetales.

Verdadero. está formada por una proteína, en cambio, la pared celular está formada por un hidrato de carbono. d. La vacuola cumple una función distinta en las células vegetales que en las células animales.

Verdadero. si bien comparten la función de almacenamiento en ambos casos, en las células vegetales participan del sostén, dándole turgencia a la célula. esto no ocurre con las vacuolas animales que son pequeñas. e. Las bacterias no realizan fotosíntesis, porque no tienen cloroplastos. falso. algunas bacterias realizan fotosíntesis. este proceso tiene lugar en pliegues de la membrana celular. f. Todos los organismos unicelulares son procariotas. falso. las algas unicelulares, las levaduras y los protozoos son algunos ejemplos de organismos unicelulares eucariotas. g. Todos los organismos multicelulares son eucariotas.

Verdadero. si bien los procariotas forman colonias, estas no son consideradas un organismos en sí, por lo que no existe la multicelularidad en los procariotas. h. Las células de las algas no tienen núcleo verdadero. falso. las algas (no hay que confundir con las antes llamadas algas verdiazules, que son las cianobacterias) son eucariotas, por lo que sí tienen núcleo verdadero. i. Todas las sustancias pueden ingresar y salir de la célula sin gasto de energía. falso. las partículas grandes, o las sustancias que no

son afines con la membrana o que están en contra de gradiente de concentración, ingresan con gasto de energía (transporte activo).

7. respondan a las siguientes preguntas. a. ¿Cuál es la forma de nutrición de los hongos? los hongos liberan sustancias digestivas al medio externo. estas degradan los alimentos en partes más pequeñas que luego estos organismos pueden absorber. b. Cuando surgieron las primeras células, prácticamente no había oxígeno en el aire. ¿Qué tipo de nutrición tendrían estos organismos primitivos? se cree que las primeras células eran quimioautótrofas. obtenían energía de reacciones químicas del exterior. eran anaerobias, es decir que no respiraban oxígeno. los procesos de oxidación de los que obtenían energía involucraban otros compuestos. c. ¿En qué tipos de células se observa un ciclo celular con distintas fases? en las células eucariotas. este ciclo incluye la mitosis, que es la división del núcleo, y del material genético contenido en él, en dos partes iguales (previa duplicación de este naterial).

8. observen las siguientes imágenes e identifiquen en cada caso si se trata de una célula procariota, de una célula eucariota vegetal o de una célula eucariota animal.

a

b

c

a. son células eucariotas vegetales (tienen núcleo, cloroplastos y pared). b. son células procariotas (bacterias) (no tienen núcleo). c. son células eucariotas animales (fibras musculares) (con núcleo, sin pared).

9. consigan plastilina de colores, hilos, cartón, bolsas o cualquier otro material que les pueda servir, y, a partir de la información de este capítulo, armen un modelo en tres dimensiones de una célula procariota, de una eucariota animal, y de una eucariota vegetal.

Producción personal. el cartón puede servir para hacer la pared de una célula vegetal; las bolsas, para simular membrana celular u organelas como vacuolas y los hilos pueden simular el material genético.

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de acuerdo con la teoría celular, ¿son seres vivos? ¿Por qué?

39

[red CONCEPTUAL] algunas se agrupan en

según la Teoría celular son

las cÉlulas

siempre poseen

niveles de organización formando

Membrana celular Tejidos

Material genético Citoplasma

se clasifican en

Órganos

de los

Seres vivos

Sistemas de órganos

Procariotas

Eucariotas habrían dado origen por endosimbiosis a las

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Unidad estructura funcional y

• Tienen ADN circular • No tienen núcleo • No tienen organelas • Tienen pared celular están presentes en organismos

• Tienen ADN lineal • Tienen organelas que cumplen distintas funciones • Tienen un núcleo definido están presentes en organismos

unicelulares como

Bacterias y cianobacterias

Unicelulares como

protozoos

Multicelulares como

Plantas y animales

40

Capítulo 6 | La función de reproducción EX PERIME NTO S E N P A P E L

Taller de ciencias

en esta sección se analiza el experimento que realizó lázaro spallanzani, en el que puso a prueba la teoría de la preformación. esta teoría sostiene que los nuevos seres vivos se encuentran preformados en una de las gametas de sus progenitores, algunos pensaban que era en el espermatozoide, otros en el óvulo, y que estas miniaturas de seres vivos solo crecen en el útero, en los huevos o en las semillas de los seres vivos. se parte de una hipótesis que toma como cierta esta teoría. de acuerdo con esta hipótesis, se predice que, si el nuevo ser vivo está preformado en una de

Observación de la reproducción asexual en organismos unicelulares y multicelulares en este taller se propone observar por un lado la reproducción asexual de seres vivos unicelulares, como las levaduras, y por otro, la de un ser vivo multicelular como lo es un potus. además, se comparan las características de ambos casos y lo que implica la reproducción celular en ambos niveles de organización (celular y de órganos). en el caso de las levaduras, la hipótesis plantea que la reproducción asexual se produce cuando hay mucho alimento disponible, y las condiciones físicas del medio son adecuadas. si esto es cierto, se predice que, si se le suministra alimento y temperatura a un cultivo de levaduras, estas se reproducirán rápidamente.

1. ¿se confirmó la hipótesis? ¿y la predicción? si tienen acceso a un microscopio y observan las levaduras luego de suministrarles alimento y un medio a la temperatura ideal, se espera que observen yemas en muchos individuos, y otros individuos que están ubicado de a pares, como si se acabaran de dividir. estas son evidencias de que se están reproduciendo asexualmente bajo estas condiciones, con lo que avalarían la hipótesis y la predicción.

2. ¿Pudieron observar algo similar a lo de la foto? en caso de que no, ¿qué creen que pudo haber pasado en el proceso?

las gametas, deberá parecerse solo al progenitor que dio origen a esta célula. lo que hizo spallanzani fue utilizar una pareja de perros que no se parecían entre sí. si la preformación es válida, entonces era claro que los cachorros deberían parecerse solo a uno de los perros. esto, como es usual, no ocurrió, y spallanzani sumó una nueva evidencia en contra de la teoría de la preformación. el análisis de este experimento es una oportunidad para discutir la relación entre la reproducción sexual y la diversidad de los individuos de una población. se espera que puedan observar algo similar y en caso contrario, proponer hipótesis de lo que pudo haber pasado. Pudo ocurrir, por ejemplo, que la temperatura del agua no haya sido la correcta.

3. ¿Qué debe de haber ocurrido previamente con el material genético de las levaduras de la foto en las que se observa un cambio?

Previo a la reproducción asexual, que es posible por mitosis, debe haberse duplicado el material genético de cada célula madre. así, la célula hija se queda con una copia de este material.

4. averigüen si las levaduras se reproducen de algún otro modo.

Producción personal. se espera que los alumnos respondan que las levaduras pueden reproducirse sexualmente cuando producen células sexuales llamadas ascosporas. Por ser células sexuales, deben haber pasado previamente por un proceso de meiosis para reducir a uno la cantidad de juegos de cromosomas. al unirse las ascosporas, dan origen a una nueva célula diploide que puede reproducirse asexualmente por gemación con mitosis o generar nuevas ascosporas por meiosis, de acuerdo con las condiciones del medio.

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¿cómo se desarrollan los nuevos seres?

[ ]

41

5. ¿Qué creen que hubieran observado si no le hubiesen agregado azúcar a la mezcla? ¿Por qué? en caso de no agregar azúcar, se espera que no haya muchas levaduras que se dividan, dado que al no haber alimento, no podrían aumentar su tamaño y producir la yema. en el caso de la reproducción asexual en el potus, la hipótesis plantea que cualquier parte de la planta puede originar un nuevo individuo y que, entonces, es indistinto qué parte se separe de la planta cuando se quiere obtener una nueva.

1. ¿Qué sucedió con las plantas? ¿crecieron? ¿Mantuvieron su tamaño? ¿crecieron raíces?

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2. ¿Hubo alguna diferencia entre las dos ramas? ambas ramas pudieron haber crecido, pero se espera que solo haya dado raíces la rama que se obtuvo cortando por encima del nudo (es decir, la que lo incluye).

3. ¿confirmaron su hipótesis? ¿Por qué? se espera que no se confirme la hipótesis, ya que una nueva planta completa no se genera a partir de cualquier planta de la planta madre.

4. ¿Qué tipo de células deben tener las ramas para poder crecer y generar tejidos y estructuras nuevas?

Para poder crecer y generar todos los tejidos de una planta adulta, las células que deben tener las ramas deben ser totipotentes, que están presentes en las yemas que hay en los nudos de la planta.

5. ¿cómo son, desde el punto de vista genético, las plantas de las botellas y la planta de la cual se sacaron las ramas? las ramas de las botellas son genéticamente idénticas a la planta que le dio origen.

nudo

ACTIVIDADES 1 . ¿Qué diferencia existe entre la reproducción celular en las levaduras y en las plantas? ¿Qué implicancia tiene para el organismo en cada caso?

2 . ¿Qué tipo de células tienen las levaduras? ¿y la planta? ¿Qué proceso del ciclo celular tiene lugar durante la reproducción celular en ambos casos?

en el caso de las levaduras, cada división celular produce un nuevo individuo, en el caso de la planta, la reproducción celular produce en crecimiento de nuevos tejidos que formarán una planta completa a partir de un tejido existente y de células totipotentes.

ambos organismos tienen células eucariotas, pero en el caso del potus, son de tipo vegetal, con una pared celular, cloroplastos y una gran vacuola.

Actividades finales estudIo DE CASO

[ ]

a lo largo de este capítulo, se dieron varios ejemplos de reproducción sexual y asexual en organismos de distintos niveles de organización. en el estudio de caso del comienzo del capítulo, se menciona el ejemplo de los rotíferos, un grupo de animales microscópicos que surgió hace millones de años, y que se caracteriza por tener una reproducción asexual.

1 . expliquen cuáles son las ventajas y las desventajas de los dos tipos de reproducción. expliquen, en cada caso, si son desventajas y ventajas para los individuos, para las poblaciones, para las comunidades o para la biodiversidad en general. la reproducción asexual permite que los individuos se reproduzcan rápidamente pero sin ge-

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2 . ¿cómo se reproduce una población de reptiles conformada enteramente por hembras? ¿de

qué tipo de reproducción se trata? ¿esta especie siempre se reprodujo de la misma forma? una población de reptiles conformada enteramente por hembras se reproduce por partenogénesis, que es el proceso mediante el cual se genera un organismo completo a partir de la división de un óvulo. la especie de lagartijas que se reproduce de esta manera no siempre estuvo conformada enteramente por hembras. el comportamiento de cortejo y de apareamiento que se conserva entre las hembras actuales se mantiene desde la época en la que machos y hembras copulaban.

3 . observen las siguientes imágenes.

Para la imagen b:

a

b

c

d

los sapos y las ranas tienen fecundación y desarrollo externos, son ovulíparos (huevos sin membranas embrionarias ni cáscara), sin embargo, durante la temporada reproductiva, machos y hembras permanecen unidos mediante una especie de “abrazo” llamado amplexo. esto le asegura al macho, que está arriba de la hembra, ser el que aporte los espermatozoides que fecunden los huevos en el agua. una vez que las larvas, o renacuajos, nacen de los huevos, pasan por un proceso de desarrollo llamado metamorfosis en el adquieren estructuras adaptadas al ambiente aeroterrestre.

Para la imagen c:

a. Indiquen si se relacionan con la reproducción sexual o asexual en plantas o en animales. a, b: reproducción sexual en animales; c: reproducción sexual en plantas; d: reproducción asexual en animales. b. Escriban un pequeño párrafo relacionando la imagen con otros temas trabajados en el capítulo (división celular, tipo de fecundación y desarrollo, estrategias reproductivas, coevolución, etcétera).

Producción personal. a modo de ejemplo, se propone una respuesta posible.

Para la imagen a: las aves tienen fecundación interna y desarrollo externo, muchas especies presentan cortejo, en el que en general es el macho el que se exhibe para conseguir una o más hembras.

la flores son los órganos sexuales de las plantas, en algunos casos son hermafroditas (tiene estructuras de los dos sexos), pero existen mecanismos que favorecen la polinización cruzada, es decir, entre dos individuos distintos. Muchos insectos, como las abejas, han evolucionado a la par de las especies de plantas que polinizan. las flores que polinizan tienen colores o aspectos que atraen a estos animales y que los guían hacia el néctar del cual se alimentan. así queda garantizada la polinización de estas plantas, dado que el polen se adhiere al cuerpo de las abejas. este fenómeno de evolución en paralelo se llama coevolución.

Para la imagen d: las hidras son animales invertebrados del grupo de las anémonas y las medusas. estos organismos pueden reproducirse de forma asexual por gemación; el nuevo individuo crece del cuerpo del que le da origen y es idéntico a este. en estos casos, existen tejidos formados por células totipotentes a partir de las cuales se diferencian distintos tejidos que darán origen al nuevo individuo.

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nerar variabilidad dentro de la población. Para los individuos implica un menor costo energético (que el de producir gametas y buscar pareja) y, en el caso de muchos seres vivos, se evita el riesgo que implica la competencia directa mediante la lucha cuerpo a cuerpo con otros individuos del mismo sexo o la transmisión de infecciones que puede darse durante el apareamiento. la reproducción sexual, por el contrario, implica todos estos riesgos y costos, pero es una ventaja en los niveles superiores, ya que genera variabilidad en la población.

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4 . lean las siguientes oraciones. a. A qué tipo de reproducción corresponden las siguientes características: ¿asexual, sexual o ambas?

Justifiquen sus respuestas y den ejemplos.

• Los nuevos individuos son genéticamente idénticos a sus progenitores. asexual. al intervenir un solo individuo, se heredan solo las características de este.

• Participan células de dos sexos diferentes. sexual. Por definición.

• Se lleva a cabo en organismos unicelulares. sexual o asexual. Muchos organismos unicelulares, como las algas unicelulares clamydomonas.

• Los descendientes provienen de un único individuo.

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asexual, por definición.

• Los descendientes se parecen a sus progenitores, pero son genéticamente distintos. sexual, los descendientes tienen características combinadas de ambos progenitores. esta combinación es consecuencia de la fecundación o unión entre gametas de dos individuos distintos.

• Genera variabilidad genética en la especie. sexual. la combinación del material genético de dos individuos genera nuevos individuos diferentes a sus progenitores. esto aumenta la diversidad en la población.

• Ocurre el fenómeno de fecundación. sexual. se llama fecundación a la unión de dos gametas de distinta polaridad o sexo.

• Está relacionada con una división llamada mitosis. asexual. en esta división las células generan células idénticas y se conserva el número de juegos de cromosomas.

• Requiere la participación de gametos. sexual, por definición.

• Ocurre con menor gasto de energía. asexual. no requiere de la producción de gametas ni de acciones o procesos necesarios para encontrar otro individuo (cortejo, competencia, desplazamiento, vehículo de polinización, etcétera). b. Comparen la reproducción asexual en plantas y en animales. ¿Cuáles son las similitudes y diferencias? en ambos casos, se unen gametos de distinto sexo o polaridad. de esta unión se origina un cigoto que luego se divide y forma un embrión que da origen al nuevo individuo. en los animales, por lo general, los

individuos pueden trasladarse (salvo el caso de animales sésiles, que en general son ovulíparos), y la fecundación se produce cuando estos están cerca. en el caso de las plantas, en cambio, un individuo puede estar a mucha distancia de otro que fecunda. las gametas masculinas, en este caso, están contenidas en granos de polen que son estructuras que pueden ser llevadas por el agua, el viento o animales hasta otra planta. las gametas masculinas de los animales son móviles, en cambio, en las plantas son sésiles.

5 . completen el siguiente cuadro comparativo entre los distintos tipos de fecundación y desarrollo embrionario en los animales.

Ovulíparos

Ovíparos

Ovovivíparos

Vivíparos

Tipo de fecundación

Externa

Interna

Interna

Interna

¿Intervienen órganos copuladores?

Probabilidad de superviviencia de los embriones Membranas extraembrionarias Ejemplos

No

En algunos casos

En algunos casos

Sí

Baja

De baja a media

Media

Alta

No

Sí

Sí

Sí

Pejerrey

Hornero (ave)

Vibora

Coatí

6 . indiquen si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. justifiquen sus respuestas. a. Todos los animales que ponen huevos son amniotas. falso. los ovulíparos ponen huevos que no tienen membranas extraembrionarias (corion, amnios y alantoides). b. Las membranas extraembrionarias son una adaptación al medio aeroterrestre.

Verdadero. Protegen al embrión en este medio, en el que están susceptibles a la deshidratación y a los golpes. c. Todos los mamíferos son vivíparos. falso. los mamíferos del orden monotrema son ovíparos. d. Todos los reptiles son ovíparos. falso, muchas serpientes son ovovivíparas.

7. respondan a las siguientes preguntas. a. Los huevos que nosotros comemos no tienen embriones, ¿se generarán a través de la fecundación? Averigüen cómo se producen, y de qué célula provienen. dado que no tienen embriones, no se generan por fecundación. son óvulos de gallina que no han sido fecundados.

b. ¿Qué tipo de fecundación y desarrollo tenemos los seres humanos?

c. Las plantas y los animales que se reproducen a partir de fragmentos poseen células totipotentes.

tenemos fecundación interna, a través de órganos copuladores (pene y vagina), y desarrollo interno. somos amniotas. c. ¿A qué estrategia reproductiva se acerca esta forma de reproducirnos, y por qué?

las plantas y los animales son organismos multicelulares, es decir, tienen células de distintitas formas y con diferentes funciones. Para que a partir de un solo tejido se genere un nuevo individuo completo, las células de este tejido deben ser capaces de diferenciarse en cualquiera de los tipos celulares de la especie. estas células son llamadas totipotentes.

nuestra forma de reproducirnos se acerca a una estrategia K, en la que se tienen pocos hijos por camada (en general, una mujer puede tener hasta tres fetos por gestación). además, las crías humanas requieren del cuidado parental por un tiempo muy prolongado. d. ¿Se pueden reproducir asexualmente los seres humanos? Si, como hicieron con Dolly, se lograra clonar un ser humano —en un país donde existieran leyes que lo permitan—, ¿de qué tipo de reproducción se trataría, y qué sucedería con su material genético? los humanos no podemos reproducirnos asexualmente de forma natural. existe sin embargo, la tecnología para reproducirnos por clonación, si las leyes lo permitieran. en este caso, sería efectivamente reproducción asexual, y el individuo resultante sería genéticamente idéntico al que aportó el núcleo celular que le dio origen.

8 . escriban textos breves en los que le expliquen a un compañero lo que saben acerca de los siguientes temas.

Producción personal. algunas de las respuestas posibles son las siguientes. a. Existe una relación entre la forma y el color de las flores y el agente polinizador.

Por lo general, las plantas con flores vistosas y coloridas son polinizadas por insectos, que perciben estos estímulos y se acercan a las flores en busca de alimento. las plantas con flores pequeñas y poco vistosas, en general son polinizadas por el viento o por el agua, en estos casos presentan adaptaciones que les permiten ser llevadas por las corrientes de aire o agua (estructuras de flotación, aerodinámicas, etc.) en lugar de ser llamativas, ya que sus agentes polinizadores no son seres vivos que puedan percibir el aspecto de las flores. b. La partenogénesis no necesita la unión de gametos. algunos animales se reproducen de forma asexual mediante la división del óvulo de la hembra, sin que tenga que ser fecundado. esto se llama partenogénesis.

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45

[red CONCEPTUAL] reProducción

r

distintas estrategias

K

función les permite a los seres vivos dejar

descendencia puede ser

sexual

Asexual

• Un único tipo de células • Descendencia genéticamente • Poco gasto energético

Unicelulares

• Dos tipos de células (sexuales) • Descendencia genéticamente • Alto gasto energético

idéntica

Multicelulares

Unicelulares

diversa

Multicelulares

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Cortejo

Procariotas

Eucariotas

Bipartición

Mitosis

• Bipartición • Fisión múltiple • Gemación

Plantas

• Tubérculos • rizomas • Bulbos

Animales

Combinación de células de distinta polaridad

• Gemación • Fragmentación • Partenogénesis

Sin flor

por

Plantas

Con flor

Polinización por

Agentes físicos

Pequeños animales dio lugar a

Coevolución

Animales Desarrollo embrionario

• Ovulíparo • Ovíparo • Ovovivíparo • Vivíparo

en algunos casos tienen

Desarrollo post embrionario

• Directo • Indirecto

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Capítulo 7 | La reproducción humana EX PERIME NTO S E N P A P E L

Taller de ciencias

si bien en la actualidad la relación entre las gónadas y los caracteres sexuales secundarios nos resulta evidente gracias a los conocimientos actuales de la acción de las hormonas sexuales, esto no era tan claro cuando arnold berthold realizó sus experimentos con gallos en 1849. la modalidad de este experimento es muy común en biología: anular una estructura para observar cuál es el efecto en el organismo, en

¿Qué sabemos sobre la reproducción humana? este taller propone que los alumnos elaboren una encuesta. esta es una oportunidad para trabajar en clase los temas del capítulo y todas las problemáticas que puedan derivar de ellos. estos temas surgirán cuando los alumnos realicen el cuestionario de la encuesta, es importante que el docente los guíe en este trabajo.

este caso, los testículos. berthold separó los gallos en 3 grupos el tercer grupo funcionó como su control, si aparecían caracteres sexuales secundarios en este grupo, era porque existe algo diferente a los testículos que es responsable de estas características. en los 2 primeros grupos, el procedimiento fue similar, pero en uno de los casos reinsertó los testículos que había retirado de cada gallo, pero en el segundo reinsertó testículos de otros gallos. con eso, berthold demostró que lo que fuera que producían los testículos, actuaba por igual en cualquier individuo.

precisas a un grupo de personas representativas de un determinado subgrupo de la sociedad; en este caso, adolescentes. deberán organizar las respuestas y realizar un análisis estadístico de estas. también elaborar gráficos para transmitir la información obtenida, lo que constituye un modo de conocer en las ciencias naturales y sociales.

las encuestas permiten sistematizar la información que se obtiene a partir de preguntas

ACTIVIDADES 1 . repitan el análisis de los resultados, separándolos por edad de los encuestados. Hagan lo mismo separando los datos según el sexo de los encuestados.

ción que tienen los adolescentes acerca de la sexualidad humana es mayor y más precisa a mayor edad”; etcétera.

Muchas veces, a partir de un mismo conjunto de datos, lo que en una encuesta es lo más costoso de conseguir, se pueden realizar diferentes análisis. el objetivo de este punto es que los alumnos pongan esto en práctica y puedan elaborar conclusiones más detalladas sobre la información que manejan los adolescentes sobre la sexualidad humana.

3. en función de los resultados de la encuesta, discutan en clase junto al docente cuáles son los temas sobre los que los adolescentes están mejor informados, y cuáles son los temas sobre los que se maneja información incorrecta.

2 . Planteen nuevas hipótesis que puedan aceptar o rechazar con los datos obtenidos en el punto 1. las nuevas hipótesis podrían ser: “las adolescentes tienen información más precisa que los adolescentes varones acerca de la sexualidad humana”; “la informa-

Producción personal que depende del resultado de la encuesta.

4. evalúen junto al docente y a las autoridades de la escuela si creen necesario realizar charlas o talleres en los que se traten algunos de los temas encuestados.

Producción personal.

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¿existe alguna relación entre los testículos y el desarrollo de los caracteres sexuales secundarios en los machos?

[ ]

47

Actividades finales estudIo DE CASO

[ ]

lean de nuevo el texto del comienzo del capítulo: “el sexo de las historietas”. allí se relata que en los dibujos animados y en muchos otros casos, se plantea una imagen exagerada de los caracteres sexuales secundarios de los seres humanos.

1 . de acuerdo con estas caricaturas, ¿existe dimorfismo sexual en los humanos? de acuerdo con estas caricaturas, existe dimorfismo sexual en humanos, y este es muy notable.

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2 . ¿existe realmente dimorfismo sexual en nuestra especie? si bien existen características sexuales secundarias diferentes en hombres y en mujeres, no hay un dimorfismo sexual tan marcado como el que proponen las caricaturas. además, muchas de las características asociadas a los sexos masculino y femenino dependen de la cultura en la que se vive (el largo del pelo, el maquillaje, la ropa) e indican el género al que esa persona pertenece, independientemente del sexo con el que haya nacido (es el caso de las travestis occidentales o de las hijra de la india). esta es una oportunidad para discutir en clase acerca de estos temas de la sexualidad humana.

3 . elaboren una posible explicación al hecho de que se consideren femeninos los rasgos que se exageran en las caricaturas. ¿cómo se relacionan esos rasgos con la reproducción?

6 . asocien los términos de la columna izquierda con los de la columna derecha. elijan alguno de los pares de conceptos que hayan vinculado y escriban un texto breve que explique por qué los relacionaron.

Gran desarrollo craneal Postura bípeda Canal de parto corto

Primates

Ciclo menstrual

Humanos

Ciclo estral

Perros

Capacidad de decidir sobre la reproducción y la sexualidad

en las caricaturas se exageran las caderas y los pechos de las mujeres. estos caracteres femeninos se asocian a la fertilidad y a la capacidad de amamantar, aunque biológicamente estas capacidades son independientes de estos parámetros. una mujer de caderas estrechas y pechos pequeños puede ser tan fértil como una de caderas anchas y pechos grandes. lo mismo ocurre con los varones, que se suelen dibujar de con los músculos marcados y espaladas anchas, características que, se creen que están asociadas a la salud y que por lo tanto serán seleccionadas por la mujer para elegir una pareja con la que tener hijos.

4 . en los humanos, ¿existe selección sexual? ¿solo los machos con determinadas características físicas se reproducen? la cultura humana contrarresta la selección sexual. la elección de una pareja en humanos es muy compleja y se relaciona con factores tanto biológicos, como psicológicos y culturales.

5 . dada la siguiente afirmación: “la aparición de los caracteres sexuales secundarios está regulada por las hormonas sexuales y en todas las personas se manifiesta a la misma edad y de igual manera”. ¿cuáles conceptos son correctos? ¿cuáles, no? justifiquen sus respuestas. es correcto que la aparición de caracteres secundarios está regulada por hormonas sexuales, pero esto no ocurre a la misma edad y de la misma manera en todas las personas.

esta consigna, así como la número 7, tiene por objetivo analizar las similitudes de la reproducción humana y la de otros mamíferos, así como sus particularidades. los humanos se parecen al resto de los primates en tener un ciclo menstrual, pero son únicos en cuanto a algunas características anatómicas, como la postura bípeda, el tamaño del cráneo y la longitud del canal de parto y en la capacidad para decidir sobre su reproducción.

7. Mencionen una característica de la reproducción humana que esté presente en los marsupiales,

48

las humanas tienen fecundación interna y amamantan a las crías (bebés). al ser el grupo de los marsupiales el más distante a los humanos en la filogenia de los mamíferos, las características compartidas con este grupo serán también las compartidas por todos los mamíferos. las humanas, al igual que las hembras chimpancés, tienen ciclos menstruales.

8 . en la siguiente figura, ubiquen y nombren la estructura u órgano donde ocurren los procesos que se enumeran debajo. a. Ovulación. b. Fecundación. c. Formación de hormonas sexuales. d. Ciclo menstrual. e. Implantación del cigoto.

e.

b.

d.

c. a.

Neisseria

Gonorrea gonorrheae

Contacto sexual.

Se previene con preservativo, se trata con penicilina y cefalosporina.

1 0. indiquen, en cada caso, cuál es la opción correcta, de haberla. a. Los espermatozoides adquieren la capacidad de moverse: • en los epidídimos.

• en el sistema reproductor femenino. b. El periodo fértil de una mujer es: • durante todo el mes.

• el día de la ovulación. (ninguna: se extiende desde dos días antes y hasta dos días después de la ovulación). c. Las pastillas anticonceptivas previenen: • la fecundación.

• las infecciones de transmisión sexual. d. Las ecografías permiten: • seguir el desarrollo del feto durante la gestación.

9. completen el siguiente cuadro comparativo, indicando para cada ITS el tipo de microorganismo que la produce, la forma en que se transmite y los métodos de prevención.

• diagnosticar con absoluta certeza alteraciones genéticas del feto. e. La cantidad de ovocitos que produce una mujer es: • limitada y está determinada desde que nace.

• ilimitada, se multiplican cada mes.

Agente que Vías de la causa transmisión virus del vih

VIH

virus del vPh

VPH

Sífilis

Treponema pallidum

Métodos de prevención y/o tratamiento

Cualquier tipo de contacto sexual, lactancia, ingreso al cuerpo de sangre infectada.

Se previene con el preservativo, el uso de agujas (y similares) descartables y el control de la sangre para transfunciones. Se trata con una combinación de drogas.

Contacto sexual, compartir ropa interior o similares, de madre a hijo en el parto.

Se previene con controles ginecológicos y con el uso de preservativo. Se trata con cirugía y medicación.

Contacto sexual.

Se previene con el uso de preservativo y se trata con penicilina o similares.

1 1 . lean los siguientes textos, y respondan a las preguntas que se encuentran a continuación.

Martín y Rocío son una pareja que se conoce desde hace unas semanas.

Luego de una de sus citas, deciden ir al departamento de Martín. Una vez allí, Martín le propone a Rocío tener relaciones sexuales, propuesta que Rocío acepta de buen grado.

Martín recuerda que olvidó comprar preservativos y le pregunta a Rocío si ella toma pastillas anticonceptivas. Roció responde que sí, y mantienen relaciones sin preservativo.

a. .¿Fue correcta la decisión que tomaron? .¿Qué riesgos están asumiendo?¿Cuál de los dos es responsable de la decisión? no, la decisión que tomaron no fue la correcta ya que, aunque Martín confíe en que rocío efectivamente toma anticonceptivos, esto solo evita la fecundación pero no, la transmisión de ITS. cualquiera de los dos podría estar infectado. solo a las parejas estables y que se hacen periódicamente los análisis para detectar ITS, se les suele recomendar otros métodos de control de natalidad diferentes al preservativo.

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otra que esté presente en los chimpancés y otra que comparta con todos los mamíferos.

49

b. ¿Creen que fue correcto haber utilizado ese preservativo? ¿Por qué?

Valentín y Tamara son una pareja de novios que ya lleva varios años juntos.

Antes de encontrarse, Valentín la llama a Tamara y le pide que pase por algún kiosco y compre preservativos, ya que él tiene varias actividades ese día y no tiene tiempo de comprarlos. Tamara, algo enojada, le responde a Valentín que no lo hará, que ese es “un problema de él”. Finalmente, un amigo de Valentín le regala un preservativo. Este viene en un envase de color sin ninguna inscripción. A la noche, la pareja tiene relaciones sexuales usando el preservativo que Valentín consiguió.

a. ¿Están de acuerdo con la respuesta de Tamara?

Producción personal. se espera que respondan que no, que la respuesta de tamara no fue la más adecuada ya que, por más que ella pueda tener vergüenza de pedir preservativos en un kiosco, este tipo de protección es responsabilidad de ambos miembros de la pareja, no solo del que usa el método.

no, el envase no tenía una fecha de vencimiento y no tenían ninguna garantía de su calidad, ya que se desconocía la procedencia del preservativo. c. ¿Que les aconsejarían a Valentín y a Tamara?

Producción personal. se espera que los alumnos quieran aconsejarles que discutan acerca de la responsabilidad de ambos en la prevención de embarazos no deseados o en la trasmisión de ITS y que sean más cuidadosos a la hora de elegir qué preservativo usar: que se fijen la fecha de vencimiento y que consulten a algún profesional de la salud acerca de las marcas más recomendables.

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[red CONCEPTUAL] tiene características propias como

reProducción HuMana

como

se relaciona con

la sexualidad

Nacimiento prematuro Canal de parto estrecho y largo

en relación con otros

primates Ciclo

menstrual

al igual que otros

Conciencia de los actos y de sus consecuencias

que es una forma de

El resto de los mamíferos Reproducción sexual

Fecundación interna Relacionarse con otros individuos de forma responsable, ya que tenemos

Cuidado de la cría Lactancia

Reproducción planificada Prevención de

its

Utilización de métodos de fertilización en caso de dificultades para lograr un embarazo

Riesgo de contraer its

50

Capítulo 8 | La herencia en los seres vivos EX PERIME NTO S E N P A P E L

en este experimento en papel, se analizan las experiencias de dos investigadores, sutton y boveri, a través de las cuales quedó demostrado que existía una relación directa entre los factores hereditarios que mencionaba Mendel y los cromosomas. resultó evidente que aquello que daba a los seres vivos las características heredables estaba en estas estructuras y que, en las distintas etapas de la meiosis, podían observarse comportamientos de los cromosomas que se correspondían con las conclusiones a las que llegó Mendel que originaron las leyes de la genética. estos experimentos reivindicaron el trabajo de Mendel y pusieron su investigación a la luz de los nuevos conocimientos de la biología. ¿el carácter “color de ojo” de la mosca de la fruta se hereda según los principios de Mendel?

Taller de ciencias

este es uno de los experimentos con los que se delimitó el alcance de las leyes de Mendel, aunque explican las herencia en la mayoría de los casos, hay casos (no menos importantes que el resto) en los que esto no sucede.

¿Un carácter, un gen? si bien la mayoría de las características de los humanos y del resto de los seres vivos se deben a la interacción del efecto de varios genes. Ha sido demostrado que algunas de estas características son el resultado de un único gen. algunas de ellas, además, son fácilmente observables y están determinadas por genes autosómicos que no están ligados (los genes responsables de esta variedad de características están en distintos cromosomas autosómicos). esto hace de estas cualidades objetos de estudio ideales para estudiar el modelo de herencia mendeliano. el objetivo de este taller es que los alumnos analicen estas características y puedan responder si siguen el modelo mendeliano. es una oportunidad para poner en práctica el análisis de los ár-

esta es una oportunidad para discutir acerca de la validez de una teoría. ¿es menos válida la teoría de Mendel por el hecho de no ser universal? en biología, existen pocas teorías que explican todos los casos que abarca. y cuando lo hace durante un tiempo, suele ocurrir que se descubre un nuevo fenómeno, u organismo, que se desvía de esta teoría. ocurrió con el dogma de la biología (la información fluye desde el adn al arn y de allí a las proteínas), que fue refutado con el descubrimiento de los retrovirus. en el caso de este experimento, se analiza el comportamiento de los genes que se encuentran en los cromosomas sexuales. dado que en muchas especies el sexo está determinado por cromosomas sexuales que se alejan del comportamiento de cualquier par de homólogos, existen genes que solo se transmiten a los hijos de un solo sexo. es el caso de los organismos cuyo sexo está determinado por el par Xy, en los que las hembras son XX y los machos, Xy. todos los genes que se encuentran en el cromosoma X serán dominantes en los hijos machos, ya que no tienen su contraparte en otro cromosoma. es importante analizar que el hecho de que Mendel no observara esto se debió a que, por azar, eligió características determinadas por genes somáticos. boles que utilizan los genetistas, una herramienta gráfica muy importante en biología, y repasar los conceptos de dominancia y recesividad.

1. con los datos que consiguieron con relación al carácter “lengua”, un grupo de estudiantes armó un árbol genealógico como el de la figura y dedujo los genotipos de cada pariente.

I

uu

II

uu

Uu

III

uu

Uu

U-

Uu

UU

uu

U-

U-

uu

Uu

Uu

uu

Uu

uu

Uu

En los árboles genealógicos, cada generación se simboliza con un número romano. Los varones se simbolizan con cuadrados, y las mujeres, con círculos.

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¿los factores hereditarios de Mendel se encuentran en los cromosomas?

[ ]

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a. ¿Están de acuerdo con los genotipos propuestos? el árbol que se muestra es correcto. a partir de los fenotipos de hijos y padres de cada generación, es posible deducir casi todos los genotipos. en humanos, la limitación del análisis de este tipo de genes suele ser estadística.

Mendel podía obtener cientos de plantas por generación y observar siempre la misma proporción, pero los humanos suelen tener pocos hijos. sin embargo, con pocos datos, muchas veces se puede completar con bastante certeza todo un árbol genealógico. el análisis es el siguiente: es más fácil comenzar por los de fenotipo recesivo, ya que no hay dudas sobre su genotipo, que también debe ser recesivo. si se toma como ejemplo la primera generación, se observa que esta pareja (en la que el varón tiene fenotipo recesivo y la mujer fenotipo dominante) tuvo cuatro hijos, dos con fenotipo (y genotipo) recesivo, y dos con fenotipo dominante. luego, se intenta deducir el genotipo de los que tienen fenotipo dominante. si la madre tuviera genotipo dominante, todos los hijos tendrían fenotipo dominante y genotipo heterocigota, pero la presencia de hijos con fenotipo recesivo determina que la madre tiene que ser heterocigo-

ta para haber aportado un alelo recesivo al menos en dos oportunidades. Hay casos, como el de una de las familias de la generación iii, en los que, por tener un progenitor homocigota dominante y otro heterocigota, su fenotipo siempre será dominante, pero no se puede saber su genotipo mediante este análisis. b. ¿Enrollar la lengua es la variante dominante o recesiva? es una característica dominante. c. Si en la generación II no hubiera personas que no saben enrollar la lengua, ¿cuál sería el genotipo posible de la madre? en ese caso, el genotipo de la madre sería homocigota dominante, y todos los hijos serían heterocigotas.

2. confeccionen árboles genealógicos para los datos que obtuvieron del resto de los caracteres analizados, y traten de deducir cuál es el fenotipo dominante y cuál el recesivo para cada uno de los caracteres que analizaron.

Producción personal, depende de los datos de la encuesta que hayan realizado los alumnos.

ACTIVIDADES 1 . ¿Qué carácter presenta una herencia mendeliana? se espera que todos estos caracteres presenten una herencia mendeliana.

2 . comprueben que se cumplan los tres principios de Mendel para esos caracteres.

3 . ¿algún carácter parece no mendeliano? ¿cuál? ¿Qué principio de Mendel no cumple? los principios de Mendel son: el de uniformidad, el de segregación y el de segregación independiente. deberían cumplirse todos por tratarse de genes no ligados y autosómicos.

Actividades finales estudIo DE CASO

[ ]

1 . supongan que una variedad de maíz híbrido es heterocigota para dos caracteres de interés comercial, a y b, donde a representa la cantidad de azúcar de los granos y b, tiempo de maduración. cada una de estas características depende de un solo gen y poseen una herencia mendeliana. a. ¿Qué gametos produce cada uno de estos individuos? indiquen el fenotipo y el genotipo de cada posibilidad.

Para ambos individuos, las posibles gametas son: ab: grano dulce y de corta maduración; ab: grano dulce y de larga maduración; ab: grano poco dulce y de corta maduración; ab: grano poco dulce y de larga maduración. b. ¿cómo serán los descendientes de un cruzamiento entre dos híbridos? elaboren un tablero de Punnett con los gametos posibles de cada parental, y calculen las proporciones genotípicas

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Gametos AB Ab aB ab

AB AABB AABb AaBB AaBb

ab AABb AAbb AaBb Aabb

ab AaBB AaBb aaBB aaBb

ab AaBb Aabb aaBb aabb

fenotipo grano dulce y de corta maduración (ab-): 9:16 (aabb; aabb; aabb) fenotipo grano dulce y larga maduración (a-bb): 3:16 (aabb; aabb) fenotipo grano no dulce, corta maduración (aab): 3:16 (aabb; aabb)

3 . indiquen si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. justifiquen cada una de sus elecciones. a. Gregor Mendel estableció la teoría cromosómica de la herencia. falso, esta teoría fue posterior, se estableció con la observación del comportamiento de los cromosomas. b. Los genes son porciones de ADN con información que puede ser leída por la célula.

Verdadero. c. Los individuos heredan de ambos padres una mezcla de órganos en miniatura que determinan sus características. falso. Heredan una combinación de información (genes) que son las instrucciones que dan origen a los distintos órganos. d. Los individuos heredan de sus padres la información que determina sus características.

Verdadero. e. La primera ley de Mendel establece que el aspecto de todos los individuos obtenidos del cruzamiento de dos líneas puras es la mezcla de la de sus padres. falso. el aspecto de todos los individuos de la f1 es igual al de uno de los parentales.

4 . completen las siguientes afirmaciones con los términos que se muestran a continuación: Diploide - fenotipo - alelos - fenotipo recesivo - homocigota - fenotipo dominante - genotipo - heterocigota a. Se denomina fenotiPo a la forma de un carácter que se manifiesta en un individuo. Cuando dicha forma se manifiesta en todos los individuos

fenotipo grano no dulce, maduración larga (aabb): 1:16

2 . ¿cuál es el negocio de las compañías que producen semillas? ¿les parece justo este procedimiento? ¿Por qué? el negocio de las compañías que producen semillas es vender una cantidad de semillas para sembrar un campo completo de plantas híbridas (f1) que los productores no obtendrían sembrando con semillas de la f2, ya que estas no generan el fenotipo deseado. con respecto a si esto es o no justo, el objetivo de esta pregunta es que los alumnos elaboren sus propias respuestas y que esto se debata en clase.

resultantes del cruzamiento entre dos líneas puras, se lo llama fenotiPo doMinante. b. Al aspecto de la línea pura parental a la que no se parece la generación F1 se lo denomina fenotiPo recesiVo. c. Cuando para un gen, un individuo tiene dos alelos iguales, entonces se dice que es HoMociGota para ese gen, en cambio si son distintos, se denomina HeterociGota. d. El conjunto de información que un organismo puede transmitir a su descendencia, ya sea que la manifieste o no, se conoce como GenotiPo.

5 . respondan en grupo a las siguientes preguntas. a. ¿Qué avances tecnológicos creen que hicieron posible la explicación biológica para el modelo de Mendel? el perfeccionamiento del microscopio y de las técnicas de tinción relacionadas con la observación de las células hicieron posible la teoría cromosómica. b. ¿Qué desventajas tiene que un individuo sea homocigota para todos sus alelos? en el caso de un individuo totalmente homocigota, pueden manifestarse muchas enfermedades recesivas. además, muchos alelos tienen dominancia incompleta, esto quiere decir que el producto de ambos contribuye al fenotipo. es el fenotipo lo que interactúa con el ambiente. si el ambiente cambia, un individuo totalmente homocigota tiene menos posibilidades de poder adecuarse. c. ¿Por qué dos hermanos no son idénticos entre sí a pesar de ser hijos de los mismos padres?

Porque fueron generados por distintos gametos (si no son gemelos idénticos). cada gameto es además único debido a la migración al azar de los cromosomas homólogos y del crossing over ocurridos en la meiosis.

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y fenotípicas de los descendientes en los distintos casilleros de la tabla.

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d. Expliquen por qué existe un 50% de probabilidades de que un individuo sea hembra. ¿Qué gameto determina el sexo de un descendiente, el femenino o el masculino? ¿Por qué? en humanos y en otras especies, como la mosca, el gameto que determina el sexo es el masculino, dado que puede tener un cromosoma X o un cromosoma y, la presencia de cada uno tiene un 50% de probabilidades. el gameto femenino, en cambio, tiene un 100% de probabilidades de contener X. así, dependiendo del cromosoma que aporte el espermatozoide, el individuo será hembra (si resulta XX) o macho (si resulta Xy).

6. completen los siguientes cuadros e indiquen el fenotipo (expresado en palabras) y el genotipo (expresado con iniciales) de los individuos representados en cada caso.

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F1

a. El número diploide de cromosomas de los perros es 78. ¿Cuántos cromosomas tienen en cada una de sus gametos?, ¿y en una célula de la lengua? en cada gameto tienen 39 y en las células de la lengua, tienen 78. b. El número haploide de cromosomas de la planta de ciruelas es 24. ¿Cuántos cromosomas tiene en las células de la raíz?, ¿y en los granos de polen? en una célula de raíz tiene 48 y en las células de los granos de polen, tiene 24.

9. en el siguiente esquema de una célula en división meiótica, indiquen cuáles de las células hijas tienen exactamente la misma información y cuáles poseen información distinta. célula madre

F: azul

A

a

F1

A

F: azul G: AA

F: azul G: Aa

F: azul

A

F: azul G: AA

F: azul G: Aa

Meiosis i

1

P1

F: azul

A

A

P2

a

F: azul G: Aa

F: azul G: Aa

F: blanco

a

F: azul G: Aa

F: azul G: Aa

7. investiguen acerca de la teoría de la herencia mezclada y respondan a estas preguntas. a. ¿Qué opinan acerca de esta teoría?

Producción personal. b. ¿En qué creen que se parece a lo que sabemos hoy en día? según la teoría de la herencia mezclada, las características de un individuo dependían de la combinación de las características de sus padres, esto es similar a los que se sabe actualmente, pero con la diferencia de que esta combinación es la combinación del efecto de la información que está cuantificada en los genes que cada progenitor aporta al cigoto a través de los cromosomas de su gameto. cuando hay dominancia incompleta, el efecto de esta combinación se manifiesta como una mezcla. c. ¿Cuáles son las diferencias con el modelo de Mendel y la teoría cromosómica de la herencia? a diferencia de el modelo de Mendel y de la teoría cromosómica, para la teoría de la herencia mezclada, los órganos y todas las sustancias que darían origen al individuo nuevo estaban preformados en los gametos.

8. respondan a las siguientes preguntas.

células hijas

3

2 4

5

6

Meiosis ii

ninguna de las células hijas es exactamente igual a la célula madre. las células 1 y 2 tienen distinta información porque al separarse se separaron los cromosomas homólogos (que provienen de distinto progenitor) que además pasaron por el proceso de recombinación. las células 3 y 4 son iguales entre sí y a la célula 1, ya que se formaron por una división similar a la mitosis en la que se separaron las cromátidas hermanas (que son idénticas). lo mismo ocurre con las células 6, 7 y 2.

10. observen la siguiente imagen. a. ¿Pueden identificar qué proceso está ocurriendo? esta imagen corresponde al proceso de crossing over o recombinación entre pares de cromosomas homólogos. b. ¿En qué etapa de la meiosis ocurre esto? esto ocurre durante la profase. c. ¿Cuál es el resultado de este proceso y cuáles son sus implicancias en cuanto a la información que heredan las células hijas? como resultado de este proceso, se intercambia partes de los cromosomas homólogos (algunas porciones que provenían del padre pasan a un cromosoma de la madre y viceversa). esto implica que las células hijas son diferentes a la célula madre original, como se vio en el punto anterior.

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[red CONCEPTUAL] su estudio posterior dio lugar a

su trabajo dio generó

Teoría cromosómica de la herencia reveló

Herencia biolóGica

fue estudiada inicialmente por

Gregor Mendel

Dominante

Recesivo

confirmó parcialmente

Leyes de Mendel

• Dominancia parcial • Genes ligados • Herencia ligada al sexo

dio lugar al concepto de

observó

• De Uniformidad • De segregación • De segregación independiente

que se correspondían con los

GENES con distintas variantes o

Predicciones estadísticas

postuló

FACTORES HEREDITARIOS contrarios a

Teoría de las mezclas

Cromosomas

si son iguales

si son distintos

Homocigota

Heterocigota estos son

Genotipos

presentes en las células

Diplodes

Haploides

se transforman en

Fenotipos

a partir de los que hizo

presentes en los

Alelos

Patrón en el aspecto de descendencia de distintos cruces

a través de la

Meiosis

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Excepciones a las Leyes de Mendel