Las ciencias biológicas La ciencia como fuente de conocimientos P:
2 Capítulo 1 • Lección 1
¿Qué función tiene la ciencia en el estudio de la vida?
EN ESTE CAPÍTULO: UÊ£°£Ê·+ÕjÊiÃÊ >ÊV i V >¶ UÊ£°ÓÊ >ÊV i V >Êi ÊV ÌiÝÌ UÊ£°ÎÊ ÃÌÕ` Ê`iÊ >ÊÛ `>
Estos paleontólogos, biólogos que estudian la vida antigua, trabajan para reconstruir el esqueleto de un Carcharodontosaurus, un dinosaurio gigante que vivió hace más de 90 millones de años. Al usar destrezas científicas como la observación y la inferencia, los científicos pueden aprender cómo vivían los animales antiguos. Los dientes enormes de este dinosaurio son afilados y serrados como un cuchillo, adecuados para comer carne, ¡en grandes cantidades!
ALTURA POR RECETA MÉDICA Un doctor inyecta una sustancia química en el cuerpo de un niño de ocho años llamado David. Este niño sano no muestra signos de enfermedad. La “condición” por la que recibe tratamiento es bastante común: David es de baja estatura para su edad. El medicamento que le están aplicando es la hormona del crecimiento humano, o HGH. La HGH, junto con los genes y la dieta, controla el crecimiento durante la infancia. Las personas que producen poca o ninguna HGH son anormalmente bajas de estatura y pueden tener otros problemas de salud relacionados. Pero David tiene niveles normales de HGH. Él es bajo de estatura simplemente porque sus padres son personas sanas de baja estatura. Pero si David no está enfermo, ¿por qué su doctor receta HGH? ¿De dónde proviene la HGH medicinal? ¿Es segura? ¿Qué dice este caso sobre la ciencia y la sociedad? A medida que leas este capítulo, busca pistas sobre la naturaleza de la ciencia, el papel de la tecnología en nuestro mundo moderno y la relación entre la ciencia y la sociedad. Luego, resuelve el misterio.
Continúa explorando el mundo Hallar la solución al misterio de la hormona del crecimiento sólo es el principio. Emprende un viaje de campo en video con los genios ecologistas de Untamed Science para ver adónde conduce este misterio.
Las ciencias bilógicas 3
¿Qué es la ciencia? Preguntas clave
PIÉNSALO Hace mucho tiempo, alguien miró a su alrededor y se
¿Cuáles son los objetivos de la ciencia?
preguntó: ¿De dónde vienen las plantas y los animales? ¿Cómo llegué a existir? Desde entonces, los humanos han tratado de responder estas interrogantes en formas diferentes. Algunas formas de explicar el mundo han permanecido iguales a lo largo del tiempo. La ciencia, sin embargo, siempre está cambiando.
¿Qué procedimientos son la esencia del método científico?
Vocabulario
Qué es y qué no es la ciencia
ciencia s observación s inferencia s hipótesis s experimento controlado s variable independiente s variable dependiente s grupo de control s datos
¿Cuáles son los objetivos de la ciencia?
Tomar notas Diagrama de flujo A medida que leas, haz un diagrama de flujo que muestre los pasos que usan los científicos para responder preguntas sobre el mundo natural.
Este libro contiene muchos hechos e ideas sobre los seres vivos. Muchos de estos hechos son importantes, ¡y serás examinado sobre ellos! Pero no deberías pensar que la biología, o cualquier ciencia, es sólo una colección de hechos inmutables. Por una parte, puedes estar seguro que algunos “hechos” presentados en este libro cambiarán pronto, si es que no han cambiado ya. Es más, la ciencia no es una colección de creencias inmutables sobre el mundo. Las ideas científicas están abiertas a comprobación, discusión y revisión. Así, algunas ideas presentadas en este libro también cambiarán. Estas afirmaciones pueden intrigarte. Si los “hechos” y las ideas en la ciencia cambian, ¿por qué deberíamos molestarnos en aprenderlos? Y si la ciencia no es una lista de hechos ni una colección de creencias inmutables, ¿qué es?
ILUSTRACIÓN 1–1 Estudio del mundo natural ¿Cómo se comunican las ballenas? ¿Qué tan lejos viajan? ¿Cómo las afectan los cambios ambientales? Los investigadores de las ballenas pueden usar la ciencia para responder a estas preguntas.
4 Capítulo 1 • Lección 1
La ciencia como fuente de conocimiento La ciencia es un método organizado para reunir y analizar evidencia sobre el mundo natural. Es una forma de observar, una forma de pensar y “una forma de conocer” acerca del mundo. En otras palabras, la ciencia es un proceso, no una “cosa”. La palabra ciencia también se refiere al cuerpo de conocimiento que los estudios científicos han reunido a lo largo de los años. Varias características distinguen a la ciencia de otros esfuerzos humanos. Primero, la ciencia sólo se ocupa del mundo natural. Los esfuerzos científicos nunca se interesan, de ninguna manera, en fenómenos sobrenaturales de ninguna clase. Segundo, los científicos reúnen y ordenan información de una manera organizada, buscando patrones y conexiones ente sucesos. Tercero, los científicos proponen explicaciones basadas en evidencia y no en creencias. Luego ponen a prueba esas explicaciones con más evidencia. Los objetivos de la ciencia El conocimiento científico incluye la visión de que el universo físico es un sistema compuesto de partes y procesos que interactúan. Desde una perspectiva científica, todos los objetos del universo, y todas las interacciones entre ellos, están regidos por leyes naturales universales. Las mismas leyes naturales se aplican tanto a los objetos o sucesos grandes como a los pequeños. Aristóteles y otros filósofos griegos fueron de los primeros en tratar dee eaba ver al universo de esta manera. Pretendían explicar el mundo que los rodeaba en función de sucesos y procesos que podían observar. Los científicos Un objetivo de la ciencia es promodernos continúan esa tradición. porcionar explicaciones naturales para sucesos en el mundo natural. La ciencia también pretende usar esas explicaciones para comprender patrones en la naturaleza y hacer predicciones útiles sobre sucesos naturales. Ciencia, cambio e incertidumbre A lo largo de los siglos, los científicos han reunido una cantidad enorme de información sobre el mundo natural. El conocimiento científico nos ayuda a curar enfermedades, colocar en órbita satélites y enviar comunicaciones electrónicas instantáneas. Pero, a pesar de todo lo que sabemos, gran parte de la naturaleza sigue siendo un misterio. Es un misterio porque la ciencia nunca permanece quieta; casi todos los descubrimientos científicos importantes plantean más interrogantes que respuestas. Con frecuencia, la investigación produce sorpresas que apuntan a los estudios futuros en direcciones nuevas e inesperadas. Este cambio constante no significa que la ciencia ha fallado. Por el contrario, muestra que la ciencia continúa avanzando. Es por esto que el aprendizaje de la ciencia significa más que sólo comprender lo que sabemos. También significa comprender lo que no conocemos. Puede sorprenderte oír esto, pero la ciencia rara vez “demuestra” algo en términos absolutos. Los científicos esperan la mejor comprensión del mundo natural que los métodos actuales pueden revelar. ¡La incertidumbre es parte del proceso científico y parte de lo que hace emocionante a la ciencia! Por suerte, como aprenderás en capítulos posteriores, la ciencia nos ha permitido desarrollar la comprensión suficiente para hacer predicciones útiles sobre el mundo natural.
ILUSTRACIÓN ILUSTRAC IÓN Ó 1–2 La ciencia en acción Estos científicos marinos registran información mientras estudian a las ballenas en Alaska.
DESARROLLAR
el vocabulario ORIGEN DE LAS PALABRAS La palabra ciencia se deriva de la palabra en latín scientia, que significa “conocimiento”. La ciencia representa el conocimiento que se ha reunido a lo largo del tiempo.
En tu cuaderno Explica con tus propias palabras por qué hay incertidumbre en la ciencia. Las ciencias bilógicas 5
Método científico: el corazón de la ciencia ¿Qué procedimientos son la esencia del método científico?
Podrías pensar que la ciencia es un proceso misterioso, usado sólo por ciertas personas bajo circunstancias especiales. Pero eso no es cierto, porque tú usas el razonamiento científico todo el tiempo. Supón que el auto de tu familia no enciende. ¿Qué haces? Usas lo que sabes sobre autos para poner a prueba ideas. Al principio, podrías pensar que la batería se agotó. Así que pruebas esa idea girando la llave en la ignición. Si el motor de arranque funciona pero el motor no enciende, rechazas la idea de la batería agotada. Podrías suponer a continuación que el auto se quedó sin gasolina. Un vistazo al indicador de gasolina prueba esa idea. Una y otra vez, aplicas el razonamiento científico hasta que el problema se resuelve, ¡o hasta que se te agotan las ideas y llamas a un mecánico! Los científicos enfocan la investigación más o menos en la misma forma. No hay un “método científico” único preestablecido. Sin embargo, hay un estilo general de investigación que podemos llamar metodología de la investigación científica. La metodología de la investigación científica consiste en observar y formular preguntas, hacer inferencias y proponer hipótesis, realizar experimentos controlados, reunir y analizar datos y sacar conclusiones. La ilustración 1–3 muestra cómo un equipo de investigación usó el método científico en su estudio de las marismas salinas de Nueva Inglaterra. ILUSTRACIÓN 1–3 Experimento en
una marisma salina Las marismas salinas son ambientes costeros que con frecuencia están donde los ríos se encuentran con el mar. Los investigadores hicieron una observación interesante en la forma en que crecen los pastos de las marismas. Entonces, aplicaron el método científico para responder a preguntas que surgieron de su observación.
Observar y formular preguntas Las investigaciones científicas comienzan con la observación, el acto de notar y describir sucesos o procesos de una manera cuidadosa y ordenada. Por supuesto, la observación científica implica más que sólo mirar las cosas. Un buen científico puede, como lo planteó el filósofo Arthur Schopenhauer: “Pensar en algo en lo que nadie ha pensado todavía, mientras mira algo que todos ven.” Esa clase de observación conduce a preguntas que nadie había planteado antes.
OBSERVAR Y FORMULAR PREGUNTAS Ubicación A
INFERIR Y PROPONER HIPÓTESIS
Ubicación B
¿Más nitrógeno? Los investigadores observaron que el pasto de las marismas crece más alto en algunos lugares que en otros. Esta observación condujo a una pregunta: ¿Por qué los pastos de las marismas crecen a alturas diferentes en lugares diferentes?
6 Capítulo 1 • Lección 1
Los investigadores infirieron que algo limita el crecimiento del pasto en algunos lugares. Podría ser un factor ambiental: temperatura, luz solar, agua o nutrientes. Basados en su conocimiento, propusieron una hipótesis: El crecimiento del pasto de las marismas está limitado por el nitrógeno disponible.
Inferir y proponer una hipótesis Después de formular preguntas, los científicos usan más observaciones para hacer inferencias. Una inferencia es una interpretación lógica basada en conocimientos previos de los científicos. La inferencia, combinada con una imaginación creativa, puede conducir a una hipótesis. Una hipótesis es una explicación científica de una serie de observaciones que se puede poner a prueba para confirmarla o refutarla. Diseñar experimentos controlados Probar una hipótesis científica con frecuencia implica diseñar un experimento que siga la pista de varios factores que pueden cambiar, es decir, variables. Ejemplos de variables son temperatura, luz, tiempo y disponibilidad de nutrientes. Siempre que sea posible, una hipótesis debe probarse por medio de un experimento en el que se modifica sólo una variable. Las demás variables deberán mantenerse sin cambios, o controladas. Este tipo de experimento se llama experimento controlado. Control de variables ¿Por qué es importante controlar variables? La razón es que si en un experimento se cambian diversas variables, los investigadores no pueden decir con facilidad cuál variable es responsable de cualesquier resultados que observen. La variable que se cambia de manera deliberada se llama variable independiente (también llamada variable manipulada). La variable que está siendo observada y cambia en respuesta a la variable independiente se llama variable dependiente (también llamada variable de respuesta). Grupos de control y experimental Por lo común, un experimento se divide en grupos de control y experimental. El grupo de control se expone a las mismas condiciones del grupo experimental menos a una variable independiente. Los científicos siempre tratan de reproducir o replicar sus observaciones. Por consiguiente, establecen varios conjuntos de grupos de control y experimental, en lugar de un solo par. En tu cuaderno ¿Cuál es la diferencia entre una observación y una inferencia? Nombra tres ejemplos de cada una.
DISEÑAR EXPERIMENTOS CONTROLADOS Grupo experimental
N
Grupo de control
No se agregó nitrógeno Los investigadores seleccionaron terrenos similares de pasto de marisma. Todos los terrenos tenían una densidad de plantas, tipo de suelo, aporte de agua dulce y altura sobre el nivel promedio de la marea, similares. Los terrenos se dividieron en grupos de control y experimental.
Se agregó nitrógeno
Los investigadores agregaron fertilizante con nitrógeno (la variable independiente) a los terrenos experimentales. Luego observaron el crecimiento del pasto de marisma (la variable dependiente) tanto en los terrenos experimentales como en los de control.
Las ciencias bilógicas 7
Describe un experimento controlado que pueda diseñarse para probar la hipótesis de que suministrar HGH extra ayuda a los niños a crecer más altos. ¿Qué cuestiones éticas puedes imaginar para realmente llevar a cabo un estudio así?
ILUSTRACIÓN 1–3 Continuación
REUNIR Y ANALIZAR DATOS
Grupo de control
Reunir y analizar datos Los científicos llevan registros detallados de las observaciones experimentales, al juntar información llamada datos. Hay dos tipos principales de datos. Los datos cuantitativos son números obtenidos al contar o medir. En el experimento del pasto de marisma, los datos cuantitativos podrían incluir la cantidad de plantas por terreno, la longitud, el ancho y el peso de cada brizna de pasto, etc. Los datos cualitativos son descriptivos e implican características que por lo general no pueden contarse. Los datos cualitativos en el experimento del pasto de marisma podrían incluir notas sobre objetos extraños en los terrenos de muestra o información sobre si el paso crecía vertical o de lado. Herramientas de investigación Los científicos eligen herramientas apropiadas para reunir y analizar datos. Las herramientas pueden variar de dispositivos simples como cintas para medir y calculadoras a equipo complejo como máquinas que miden el contenido de nitrógeno en las plantas y el suelo. Las tablas y gráficas también son herramientas que ayudan a los científicos a organizar sus datos. En el pasado, los datos se registraban a mano, con frecuencia en libretas o diarios personales. Hoy en día, los investigadores por lo común introducen los datos en computadoras, las cuales facilitan la organización y análisis de los datos. Ahora, muchas clases de datos se reúnen en forma directa mediante equipo controlado por computadora. Fuentes de error Los investigadores deben ser cuidadosos para evitar errores al reunir y analizar datos. Las herramientas para medir el tamaño y peso de los pastos de marisma, por ejemplo, tienen una precisión limitada. El análisis de datos y el tamaño de las muestras deben elegirse con cuidado. En los estudios médicos, el grupo experimental y el de control deben ser bastante grandes. ¿Por qué? Porque siempre hay variaciones entre los individuos de cada grupo. Entre mayor es la muestra, los investigadores pueden analizar de manera más confiable esa variación y evaluar las diferencias entre el grupo experimental y el de control. SACAR CONCLUSIONES
Altura de los pastos
Grupo experimental
Altura (m)
N
Control
Tiempo (semanas) Los investigadores tomaron muestras de todos los terrenos a lo largo de la temporada de crecimiento. Midieron las tasas de crecimiento y tamaños de las plantas, y analizaron la composición química de las hojas vivas.
8 Capítulo 1 • Lección 1
Los datos de todos los terrenos se compararon y evaluaron con pruebas estadísticas. El análisis de datos confirmó que los pastos de marisma en los terrenos experimentales con nitrógeno adicional, de hecho, crecieron más altos y más grandes que los de control. La hipótesis y sus predicciones se confirmaron.
Sacar conclusiones Los científicos usan los datos experimentales como evidencia para confirmar, refutar o revisar la hipótesis que se esté probando, y para sacar una conclusión válida. Las hipótesis rara vez son soportadas o refutadas por un “set” de experimentos. Mejor dicho, datos nuevos pueden indicar que los investigadores tienen la idea general correcta pero están equivocados sobre algunos detalles. En ese caso, la hipótesis original se vuelve a evaluar y reformular; se hacen predicciones nuevas y se diseñan experimentos nuevos. Esos experimentos nuevos podrían sugerir cambios en el tratamiento experimental o en un mejor control de más variables. Como muestra la ilustración 1–4, con frecuencia es necesario dar muchas vueltas por este ciclo antes de confirmar una hipótesis final y sacar conclusiones. Cuando no son posibles los experimentos No siempre es posible probar una hipótesis con un experimento. En algunos de estos casos, los investigadores conciben hipótesis que pueden probarse por medio de observaciones. Los investigadores del comportamiento animal, por ejemplo, tal vez quieran aprender cómo interactúan grupos de animales en su hábitat natural. Investigar esta clase de comportamiento natural requiere observaciones de campo que perturben a los animales lo menos posible. Cuando los investigadores analizan datos de estas observaciones, pueden idear hipótesis que pueden probarse en formas diferentes. A veces, la ética impide ciertos tipos de experimentos, en especial en sujetos humanos. Por ejemplo, los investigadores médicos que sospechan que una sustancia química causa cáncer, no expondrían de manera intencional a las personas a esa sustancia. En cambio, buscan voluntarios que ya se hayan expuesto a ella. Para los controles, estudian personas que no se han expuesto a dicha sustancia. Los investigadores aún tratan de controlar tantas variables como sea posible. Así podrían excluir voluntarios con problemas de salud graves o condiciones genéticas conocidas. Los investigadores siempre tratan de estudiar grupos grandes de sujetos para que las diferencias genéticas individuales no produzcan resultados engañosos.
Repaso de conceptos clave 1. a. Repasar ¿Qué es la ciencia? b. Explicar ¿Con qué tipos de conocimiento sobre el mundo natural ha contribuido la ciencia? c. Formar una opinión ¿Crees que a los científicos algún día se les agotarán los objetos de estudio? Explica tu razonamiento. 2. a. Repasar ¿Cuáles son los pasos del método científico? b. Explicar ¿Por qué son tan importantes las hipótesis para los experimentos controlados?
Observación inicial Hipótesis nueva Hipótesis Experimento nuevo Experimento Observación nueva Observación y análisis de datos
Hipótesis no confirmada Interpretación
Hipótesis final confirmada ILUSTRACIÓN 1–4 La revisión de las hipótesis En el curso de una investigación, es posible que haya que revisar y rehacer varias veces los experimentos antes de confirmar una hipótesis final y sacar conclusiones.
Escritura creativa 3. Hace cientos de años, las observaciones parecían indicar que algunos seres vivos podían aparecer de pronto: aparecían gusanos en la carne; se encontraban ratones en el grano; y salían escarabajos del estiércol de vaca. Eso llevó a la idea incorrecta de la generación espontánea: idea de que la vida podía surgir de la materia inerte. Escribe un párrafo para una revista de historia donde evalúes la hipótesis de la generación espontánea. ¿Por qué parecía lógica en esa época? ¿Qué evidencia se pasó por alto o se ignoró?
Las ciencias bilógicas 9
La ciencia en contexto Preguntas clave
PIÉNSALO El método científico es el corazón de la ciencia. Pero
¿Qué actitudes científicas generan nuevas ideas?
ese “corazón” vital sólo es parte del “cuerpo” completo de la ciencia. La ciencia y los científicos operan en el contexto de la comunidad científica y la sociedad en general.
¿Por qué son importantes los comentarios de otros científicos?
Exploración y descubrimiento: ¿de dónde vienen las ideas?
¿Qué es una teoría científica? ¿Cuál es la relación entre la ciencia y la sociedad?
¿Qué actitudes científicas generan nuevas ideas?
Tomar notas
El método científico se relaciona estrechamente con la exploración y el descubrimiento, como se muestra en la ilustración 1–5. Recuerda que el método científico comienza con observaciones y preguntas. Pero, para empezar, ¿de dónde vienen esas observaciones y preguntas? Pueden estar inspiradas por actitudes científicas, problemas prácticos y tecnología nueva.
Vistazo al material visual Antes de leer, estudia la ilustración 1–10. Mientras lees, usa la ilustración para describir el papel de la ciencia en la sociedad.
Actitudes científicas Los buenos científicos comparten actitudes científicas, o hábitos mentales, que los llevan a la exploración y al descubrimiento. Las nuevas ideas de los científicos surgen de la curiosidad, el escepticismo, el hecho de tener la mente abierta y la creatividad.
Vocabulario teoría s parcialidad
Curiosidad Un investigador curioso, por ejemplo, puede ver una marisma salina y preguntar de inmediato: “¿Qué es esa planta? ¿Por qué crece aquí?” Con frecuencia, los resultados de estudios previos también despiertan la curiosidad y conducen a nuevas preguntas.
ILUSTRACIÓN 1–5 El proceso
de la ciencia Como indican las flechas, los diferentes aspectos de la ciencia están interconectados; esto hace que el proceso de la ciencia sea dinámico, flexible e impredecible.
Escepticismo Los buenos científicos son escépticos, lo que significa que cuestionan las ideas e hipótesis existentes, y se rehúsan a aceptar explicaciones sin evidencia. Los científicos que están en desacuerdo con las hipótesis diseñan experimentos para probarlas. Los partidarios de hipótesis también realizan pruebas rigurosas de sus ideas para confirmarlas y para abordar cualquier pregunta válida que se formule.
Exploración y descubrimiento
Tener la mente abierta Los científicos deben tener la mente abierta, es decir, deben estar dispuestos a aceptar ideas diferentes que pueden no estar de acuerdo con sus hipótesis.
Método científico La ciencia y la sociedad
Comunicar resultados
Creatividad Los investigadores también necesitan diseñar en forma creativa experimentos que produzcan datos precisos.
Adaptado de Understanding Science, UC Berkeley, Museo de Paleontología
10 Capítulo 1 • Lección 2
Exploración y descubrimiento
Hacer observaciones
Formular preguntas
Compartir datos e ideas
Hallar inspiración
Curiosidad Observación sorprendente Motivación personal Problema práctico Tecnología nueva
Explorar la literatura
Adaptado de Understanding Science, UC Berkeley, Museo de Paleontología
Problemas prácticos En ocasiones, las ideas para las investigaciones científicas surgen de problemas prácticos. Las marismas salinas, por ejemplo, desempeñan funciones vitales en muchos organismos importantes para la ecología y el comercio, como aprenderás en la siguiente unidad. Pero están bajo una intensa presión por el desarrollo industrial y de vivienda. ¿Deberían las marismas protegerse del desarrollo? Si se construyen casas o granjas nuevas cerca de marismas salinas, ¿se pueden diseñar para proteger las marismas? Estos asuntos y problemas prácticos inspiran preguntas, hipótesis y experimentos científicos. El papel de la tecnología La tecnología, la ciencia y la sociedad están relacionadas estrechamente. Los descubrimientos en un campo de la ciencia pueden llevar al desarrollo de tecnologías nuevas. Esas tecnologías, a su vez, conducen a los científicos de otros campos a formular preguntas nuevas o a reunir datos en formas nuevas. Por ejemplo, el desarrollo de un nuevo equipo portátil para reunir datos en forma remota permite a los investigadores de campo supervisar las condiciones ambientales las 24 horas, en varios lugares a la vez. Esta capacidad permite a los investigadores proponer y probar hipótesis nuevas. Los avances tecnológicos también pueden tener impactos grandes en la vida diaria. En el campo de la genética y la biotecnología, por ejemplo, ahora es posible producir en forma masiva sustancias complejas, como vitaminas, antibióticos y hormonas, que antes sólo estaban disponibles de manera natural.
ILUSTRACIÓN 1–6 Exploración y descubrimiento Las ideas en la ciencia pueden surgir de muchas formas: de la simple curiosidad o de la necesidad de resolver un problema particular. Los científicos con frecuencia comienzan las investigaciones haciendo observaciones, formulando preguntas, hablando con colegas y leyendo sobre experimentos previos.
¿Cómo afecta a la vida humana la capacidad para producir HGH artificial?
En tu cuaderno Describe una situación donde te muestres escéptico ante un “hecho” que hayas visto o escuchado.
ILUSTRACIÓN 1–7 Ideas de problemas prácticos Las personas que viven en una franja de tierra como la de Murrells Inlet, Carolina del Sur, pueden enfrentar inundaciones y otros problemas. Preguntar ¿Cuáles son algunas preguntas científicas que pueden surgir de una situación como ésta?
Las ciencias bilógicas 11
Comunicar los resultados
Retroalimentación y evaluación de los colegas
¿Por qué son importantes los comentarios de otros científicos?
Reunir y analizar datos puede ser un proceso largo. Los científicos pueden enfocarse intensamente en un solo estudio por meses o incluso años. Luego, llega el momento emocionante cuando los investigadores comunican sus experimentos y observaciones a la comunidad científica. Comunicar y compartir ideas es vital para la ciencia moderna. Réplica de los resultados
Ideas nuevas
Discusión con colegas
Comunicar los resultados: repasar y compartir ideas
Publicación
Adaptado de Understanding Science, UC Berkeley, Museo de Paleontología
ILUSTRACIÓN 1–8 Comunicar los resultados La comunicación es una parte importante de la ciencia. Los científicos revisan y evalúan el trabajo de otros científicos para asegurar la precisión. Los resultados de un estudio pueden conducir a ideas nuevas y a más estudios.
ILUSTRACIÓN 1–9 Pantano de mangle En las áreas tropicales, los pantanos de mangle son los equivalentes ecológicos de las marismas salinas templadas. Los resultados del experimento de marismas salinas sugieren que el nitrógeno podría ser un nutriente limitante para los mangles y otras plantas en estos hábitats similares. Diseña un experimento ¿Cómo probarías esta hipótesis?
12 Capítulo 1 • Lección 2
Comentarios de otros científicos Los científicos comparten sus hallazgos con la comunidad científica al publicar artículos que otros científicos revisan. Durante esta revisión, expertos anónimos e independientes evalúan Al publicar en revistas científicas artículos los estudios científicos. evaluados por colegas, los investigadores pueden compartir ideas y poner a prueba y evaluar el trabajo de otros científicos. Los artículos científicos son como versiones de altos vuelos de tus informes de laboratorio de escuela secundaria. Tienen detalles sobre las condiciones experimentales, controles, datos, análisis y conclusiones. Los revisores los leen buscando descuidos, influencias injustificadas, fraude o errores en las técnicas o el razonamiento. Proporcionan evaluación experta del trabajo para asegurar que se cumplen los estándares más altos de calidad. La evaluación por parte de colegas no garantiza que un trabajo sea correcto, pero certifica que el trabajo cumple los estándares establecidos por la comunidad científica. Compartir conocimiento e ideas nuevas Al publicar una investigación, entra en el mercado dinámico de ideas científicas, como muestra la ilustración 1–8. ¿Cómo encajan los nuevos hallazgos en la comprensión científica existente? Quizá provoca nuevas interrogantes. Por ejemplo, saber que el nitrógeno limita el crecimiento de los pastos de marismas salinas sugiere otras hipótesis: ¿El crecimiento de otras plantas en el mismo hábitat también está limitado por el nitrógeno? ¿Qué pasa con el crecimiento de plantas diferentes en ambientes similares, como el pantano de mangle de la ilustración 1–9? Estas preguntas lógicas e importantes conducen a hipótesis nuevas que deben confirmarse independientemente a través de experimentos controlados. En tu cuaderno Predice qué podría suceder si un artículo se publica sin pasar por la evaluación por parte de colegas.
Replicar procedimientos 1 Trabaja con un compañero detrás de una pantalla para armar diez bloques en una estructura inusual. Escribe instrucciones que otros puedan usar para hacer una réplica de esa estructura sin verla. 2 Intercambia instrucciones con otro equipo. Haz la réplica
de la estructura del equipo siguiendo sus instrucciones. 3 Compara cada réplica con el original. Identifica cuáles partes de las instrucciones fueron claras y precisas, y cuáles fueron poco claras o erróneas.
Analizar y concluir 1. Evaluar ¿Cómo podrías haber
escrito mejores instrucciones? 2. Inferir ¿Por qué es importante que los científicos escriban procedimientos que se puedan replicar?
Teorías científicas ¿Qué es una teoría científica?
La evidencia de muchos estudios científicos puede apoyar varias hipótesis relacionadas en una forma que inspira a los investigadores a proponer una teoría científica que junte esas hipótesis. Al leer este libro, con frecuencia encontrarás términos que serán nuevos para ti porque sólo se usan en la ciencia. Pero la palabra teoría se usa tanto en la ciencia como en la vida cotidiana. Es importante comprender que el significado que le das a la palabra teoría en la vida diaria es muy diferente de su significado en la ciencia. Cuando dices: “Tengo una teoría”, tal vez quieres decir: “Tengo una corazonada”. Cuando una amiga dice: “Ésa sólo es una teoría”, tal vez quiere decir: “La gente no está demasiado segura sobre esa idea”. En esas mismas situaciones, es probable que un científico use la palabra hipótesis. Pero cuando los científicos hablan sobre la teoría gravitacional o la teoría evolutiva, se refieren a algo muy diferente de corazonada o hipótesis. En la ciencia, la palabra teoría se refiere a una explicación sometida a prueba que unifica una amplia gama de observaciones e hipótesis y que permite que los científicos hagan predicciones precisas de situaciones nuevas. Por ejemplo, las primeras observaciones e hipótesis de Charles Darwin sobre el cambio en la naturaleza a lo largo del tiempo, crecieron y se expandieron por años antes que las reuniera en una teoría de la evolución por selección natural. Hoy en día, la teoría evolutiva es el principio central de organización de toda la ciencia biológica y biomédica. Hace una gama tan amplia de predicciones sobre los organismos, desde las bacterias hasta las ballenas y los humanos, que se menciona a lo largo de este libro. Una teoría útil que se ha probado en forma minuciosa y confirmada por muchas líneas de evidencia puede volverse la opinión dominante entre la mayoría de los científicos, pero ninguna teoría se considera la verdad absoluta. La ciencia está en constante cambio; mientras se va descubriendo evidencia nueva, una teoría se puede repasar o sustituir con explicaciones más útiles.
DESARROLLAR
el vocabulario VOCABULARIO ACADÉMICO El adjetivo dominante significa “tener la mayor autoridad o influencia”. Después de que una idea se ha comprobado de manera minuciosa, se ha confirmado en repetidas ocasiones y se ha aceptado por mayoría en la comunidad científica, puede convertirse en la explicación dominante para un fenómeno particular.
Las ciencias bilógicas 13
La ciencia y la sociedad ¿Cuál es la relación entre la ciencia y la sociedad?
ILUSTRACIÓN 1–10 La ciencia y
la sociedad La ciencia influye en la sociedad y es influida por la sociedad. La investigadora de abajo hace pruebas a mariscos en busca de toxinas que puedan envenenar a los humanos. Opinar ¿Los mariscos deberían examinarse en forma rutinaria en busca de toxinas? Desarrollo de tecnología
Desarrollo de tecnología La ciencia y la sociedad
Haz una lista de cosas relacionadas con la salud que necesites comprender para proteger tu vida y la de gente cercana a ti. Tu lista puede incluir drogas y alcohol, tabaquismo y enfermedad pulmonar, SIDA, cáncer y enfermedad cardiaca. Otros temas se enfocan en cuestiones sociales y el medio ambiente. ¿Cuánta información contenida en tus genes debería mantenerse privada? ¿Las comunidades deberían producir electricidad usando combustibles fósiles, energía nuclear, energía solar, energía eólica o presas hidroeléctricas? ¿Cómo deberían eliminarse los desechos químicos? Todas estas interrogantes requieren información científica para responderlas, y muchas han inspirado investigaciones importantes. Pero la ciencia, por sí misma, no puede responder ninguna de estas preguntas. Estas cuestiones involucran a la sociedad en la que vivimos, nuestra economía y nuestras leyes y Abordar Usar la ciencia implica principios morales. problemas sociales entender su contexto en la sociedad y también sus limitaciones. La ilustración 1–10 muestra el papel de la ciencia en la sociedad. Políticas de información
Ciencia, ética y moralidad Cuando los científicos explican “por qué” sucede algo, su explicación implica sólo fenómenos naturales. La ciencia pura no incluye puntos de vista éticos Resolver Satisfacer problemas cotidianos o morales. Por ejemplo, los biólogos tratan de la curiosidad explicar en términos científicos qué es la vida, Adaptado de Understanding Science, cómo opera la vida y cómo ha cambiado la vida UC Berkeley, Museo de Paleontología con el tiempo. Pero la ciencia no puede responder preguntas sobre por qué existe la vida o cuál es el significado de la vida. Del mismo modo, la ciencia puede decirnos cómo puede aplicarse la tecnología y el conocimiento científico pero no si debería aplicarse en formas particulares. Recuerda estas limitaciones cuando estudies y evalúes la ciencia.
not dropped
FPO
14 Capítulo 1 • Lección 2
Evitar la parcialidad La forma en que la ciencia se aplica en la sociedad puede verse afectada por la parcialidad. Una parcialidad es una preferencia o punto de vista particular que es personal y no científico. Ejemplos de parcialidades incluyen el gusto personal, preferencias por alguien o algo, y estándares sociales de belleza. La ciencia pretende ser objetiva, pero los científicos también son humanos. Tienen preferencias, aversiones y parcialidades ocasionales. Así, no debería sorprenderte descubrir que los datos científicos pueden malinterpretarse o aplicarse mal por aquellos científicos que desean demostrar un punto particular. Las recomendaciones hechas por científicos con parcialidades personales pueden ser en interés del público o no. Pero si muchos de nosotros comprendemos la ciencia, podemos ayudar a asegurar que la ciencia se aplique en formas que beneficien a la humanidad.
Comprender y usar la ciencia La ciencia seguirá cambiando en tanto los humanos sigan preguntándose sobre la naturaleza. Te invitamos a unirte a nosotros en esa maravilla y exploración mientras lees este libro. Piensa en este texto, no como una enciclopedia, sino como una “guía para el usuario” para el estudio de la vida. No sólo memorices los hechos e ideas científicos actuales. ¡Y por favor no los creas! En cambio, trata de comprender cómo desarrollaron los científicos esas ideas. Trata de ver el pensamiento detrás de los experimentos que describimos. Trata de plantear la clase de preguntas que hacen los científicos. Si aprendes a pensar como los científicos, comprenderás el proceso de la ciencia y estarás cómodo en un mundo que seguirá cambiando a lo largo de tu vida. Comprender la ciencia te ayudará a tomar decisiones complejas que también involucran costumbres culturales, valores y estándares éticos. Además, comprender la biología te ayudará a ver que podemos predecir las consecuencias de nuestras acciones y adoptar un papel activo para dirigir nuestro futuro y el del planeta. En nuestra sociedad, los científicos hacen recomendaciones sobre decisiones importantes de política pública, pero no toman las decisiones. ¿Quién las toma? Los ciudadanos de nuestra democracia lo hacen. En unos cuantos años, podrás ejercer tu derecho al voto y así influir en las políticas públicas con las boletas electorales que emites y los mensajes que envías a los funcionarios públicos. Por eso es importante que comprendas cómo funciona la ciencia y aprecies tanto su poder como sus limitaciones.
Repaso de conceptos clave 1. a. Repasar Enumera las actitudes que llevan a los científicos a explorar y descubrir. b. Explicar ¿Qué significa describir a un científico como escéptico? ¿Por qué el escepticismo es una cualidad importante en un científico? 2. a. Repasar ¿Qué son los comentarios de otros científicos? b. Aplica los conceptos Un anuncio afirma que los estudios de una nueva bebida deportiva muestran que estimula la energía. Descubres que ningún resultado del estudio ha sido evaluado por colegas. ¿Qué les dirías a los consumidores que están considerando comprar este producto? 3. a. Repasar ¿Qué es una teoría científica? b. Comparar y contrastar ¿Cómo difiere el
ILUSTRACIÓN 1–11 Uso de la
ciencia en la vida cotidiana Estos estudiantes voluntarios están plantando mangles como parte de un proyecto de restauración de un manglar.
uso de la palabra teoría en la ciencia y en la vida diaria? 4. a. Repasar ¿Cómo se relaciona el uso de la ciencia con su contexto en la sociedad? b. Explicar Describe algunas de las limitaciones de la ciencia. c. Aplica los conceptos Un estudio muestra que un pesticida nuevo es seguro para su uso en cultivos alimenticios. El investigador que condujo el estudio trabaja para la compañía de pesticidas. ¿Qué parcialidades potenciales pueden haber afectado el estudio?
La ciencia como fuente de conocimientos 5. Explica con tus propias palabras por qué la ciencia se considera una “fuente de conocimientos”.
Las ciencias bilógicas 15
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ÂżQuiĂŠn deberĂa ďŹ nanciar los estudios de seguridad de los productos? La biologĂa es importante en la investigaciĂłn, desarrollo y producciĂłn de alimentos, medicinas y otros artĂculos. Las compaĂąĂas que hacen estos artĂculos se beneďŹ cian al vender productos conďŹ ables y Ăştiles. Por ejemplo, la industria del plĂĄstico proporciona muchos productos de uso diario. Pero a veces surgen interrogantes sobre la seguridad del producto. El bisfenol A (BPA), por ejemplo, es una sustancia presente en los plĂĄsticos duros. Esos plĂĄsticos se usan para hacer biberones, botellas de agua reutilizables y recubrimientos de latas para alimento y refrescos. ÂżEs seguro el BPA? Este tipo de pregunta puede plantearse como una hipĂłtesis cientĂďŹ ca para probarla. Pero, ÂżquiĂŠn hace la prueba? ÂżQuiĂŠn ďŹ nancia los estudios y analiza los resultados? Idealmente, cientĂďŹ cos independientes prueban la seguridad y utilidad de los productos. AsĂ, las personas que reĂşnen y analizan datos pueden ser objetivas, no ganan al exagerar los efectos positivos de los productos ni pierden al seĂąalar cualquier riesgo. Sin embargo, las compaĂąĂas privadas contratan a cientĂďŹ cos para desarrollar o probar sus productos. A menudo, los resultados de las pruebas son claros: un producto es seguro o no lo es. SegĂşn estos resultados, la AdministraciĂłn de Alimentos y Medicamentos (FDA, por sus siglas en inglĂŠs) u otra agencia de gobierno hace recomendaciones para proteger y promover la salud pĂşblica. A veces, sin embargo, los resultados son difĂciles de interpretar. Se han realizado mĂĄs de 100 estudios sobre el BPA, algunos ďŹ nanciados por el gobierno y otros por la industria del plĂĄstico. La mayorĂa de los estudios independientes encontrĂł que dosis bajas de BPA podĂan tener efectos negativos en animales de laboratorio. Algunos estudios, la mayorĂa ďŹ nanciados por la industria del plĂĄstico, concluyeron que el BPA es seguro. En este caso, la FDA declarĂł que el BPA es seguro. Cuando el asunto de la seguridad del BPA llegĂł a los medios de comunicaciĂłn, comenzaron las investigaciones del gobierno. AsĂ, ÂżquiĂŠn deberĂa patrocinar los estudios de seguridad de los productos? 16 La biologĂa y la sociedad
Puntos de vista Las organizaciones independientes deberĂan ďŹ nanciar los estudios de PA seguridad Los cientĂďŹ cos que realiSIN B zan estudios de seguridad no deberĂan tener aďŹ liaciĂłn con industrias privadas, porque el conicto de intereses parece inevitable. Una compaĂąĂa, como un fabricante de BPA, se beneďŹ ciarĂa si su producto es declarado seguro. MĂĄs bien, las pruebas de seguridad deberĂan ser ďŹ nanciadas por organizaciones como universidades y agencias gubernamentales, que deberĂan ser lo mĂĄs independientes posible. AsĂ, las recomendaciones para la salud pĂşblica pueden ser imparciales. Las industrias privadas deberĂan ďŹ nanciar los estudios de seguridad ÂĄExisten muchĂsimos productos! ÂżQuiĂŠn pagarĂa a los cientĂďŹ cos para probarlos todos? En la industria privada hay demasiados productos en desarrollo que podrĂan ser Ăştiles y valiosos para que el gobierno les dĂŠ seguimiento y los pruebe adecuadamente con fondos pĂşblicos. Es el mejor interĂŠs de una compaĂąĂa elaborar productos seguros, asĂ que estarĂa inclinada a mantener estĂĄndares altos y realizar pruebas rigurosas.
Investiga y decide 1. Analizar los puntos de vista Para tomar una buena decisiĂłn, investiga la controversia sobre el BPA en Internet y otros recursos. Compara esta situaciĂłn con la historia de los estudios de seguridad sobre el tabaco y el teón. 2. Formar una opiniĂłn ÂżLas industrias privadas deberĂan pagar a cientĂďŹ cos para que realicen sus estudios de seguridad de productos? ÂżCĂłmo abordarĂas el tema de la parcialidad posible al interpretar los resultados?
Estudio de la vida PIÉNSALO Piensa en las historias nuevas importantes y emocionantes
Preguntas clave
que hayas visto u oído. La gripe aviar se disemina alrededor del mundo, mata a miles de aves y amenaza con una epidemia humana. Los usuarios de ciertas drogas ilegales sufren daño permanente del cerebro y otras partes del sistema nervioso. Surgen informes sobre esfuerzos para clonar células humanas a fin de obtener órganos nuevos para reemplazar aquellos perdidos por enfermedad o lesión. Éstas y otras historias involucran a la biología, la ciencia que emplea el método científico para estudiar a los seres vivos. (La palabra griega bios significa “vida” y -logos significa “estudio de”.)
¿Qué características comparten todos los seres vivos? ¿Cuáles son los temas centrales de la biología? ¿Cómo difieren en su enfoque para estudiar la vida los diferentes campos de la biología? ¿Cuál es la importancia del sistema métrico en la ciencia?
Características de los seres vivos ¿Qué características comparten todos los seres vivos?
La biología es el estudio de la vida. Pero, ¿qué es la vida? ¿Qué distingue a los seres vivos de la materia inerte? Para tu sorpresa, no es tan simple como describir qué hace que algo esté vivo. Ninguna característica aislada es suficiente para describir a un ser vivo. Además, algunas cosas inanimadas comparten uno o más rasgos con los organismos. Por ejemplo, tanto una luciérnaga como el fuego emiten luz, y cada uno se mueve en su propia forma. Los juguetes mecánicos, los autos y las nubes (que no están vivos) se mueven, mientras los hongos y los árboles (que están vivos) permanecen en un lugar. Para mayor complicación, algunas cosas, como los virus, existen en el límite entre los organismos y las cosas inanimadas. A pesar de estas dificultades, podemos enumerar características que la mayoría de los seres vivos tienen en Los seres vivos están común. formados por unidades básicas llamadas células, se basan en un código genético universal, obtienen y usan sustancias y energía, crecen y se desarrollan, se reproducen, responden a su medio ambiente, mantienen un ambiente interno estable y cambian a lo largo del tiempo.
Vocabulario biología s ADN s estímulo s reproducción sexual s reproducción asexual s homeostasis s metabolismo s biosfera
Tomar notas Mapa de conceptos Mientras lees, haz un mapa de conceptos de las grandes ideas de la biología.
Las ciencias bilógicas 17
LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS ILUSTRACIÓN 1–12 Los manzanos comparten ciertas características con otros seres vivos. Comparar y contrastar ¿En qué se parecen el manzano y el césped que crece debajo? ¿En qué se diferencian?
Los seres vivos se basan en un código genético universal. Todos los organismos almacenan la información compleja que necesitan para vivir, crecer y reproducirse en un código genético escrito en una molécula llamada ADN. Esta información se copia y transmite de los padres a su descendencia. Con algunas variaciones menores, el código genético de la vida es casi idéntico en todos los organismos de la Tierra. El crecimiento, forma y estructura de un manzano están determinados por información en su ADN.
Los seres vivos crecen y se desarrollan. Todo organismo tiene un patrón particular de crecimiento y desarrollo. En el desarrollo, un solo huevo fecundado se divide una y otra vez. Conforme se dividen estas células, se diferencian, lo cual significa que comienzan a verse diferente y a realizar funciones distintas. Un
manzano se desarrolla de una semilla diminuta.
18 Capítulo 1 • Lección 3
Los seres vivos responden a su ambiente. Los organismos detectan y responden a estímulos del ambiente. Un estímulo es una señal a la que responde un organismo. Algunas plantas producen sustancias químicas desagradables que repelen a las orugas que comen sus hojas.
Los seres vivos se reproducen. Todos los organismos se reproducen, lo cual significa que producen organismos semejantes nuevos. La mayoría de las plantas y animales tienen reproducción sexual. En la reproducción sexual, se unen las células de dos progenitores para producir la primera célula del nuevo organismo. Otros organismos se reproducen por medio de reproducción asexual, en la cual un solo organismo produce descendencia idéntica a sí mismo. Las flores bellas son parte del ciclo de reproducción sexual del manzano.
Los seres vivos mantienen un ambiente interno estable. Todos los organismos necesitan mantener su ambiente interno relativamente estable, aun cuando las condiciones externas cambien en forma drástica. Esta condición se llama homeostasis. Estas células especializadas ayudan a las hojas a regular los gases que entran y salen de la planta.
Los seres vivos obtienen y usan sustancias y energía. Todos los organismos deben asimilar sustancias y energía para crecer, desarrollarse y reproducirse. La combinación de reacciones químicas a través de las cuales un organismo acumula o descompone sustancias se llama metabolismo. Varias reacciones metabólicas ocurren en las hojas.
L seres vivos están Los fformados por células. Los o organismos están compuest por una o más células, tos l unidades más pequelas ñ consideradas vivas por ñas c completo. Las células pued crecer, responder a su den medio y reproducirse. A pesar de su tamaño pequeño, las células son complejas y altamente organizadas. Una sola rama de un manzano contiene millones de células.
Tomados como grupo, los seres vivos evolucionan. A lo largo de generaciones, los gruon el pos de organismos evolucionan, o cambian con tiempo. El cambio evolutivo relaciona todas las formas de vida con un origen común de hace más de 3.5 mil millones de años. La evidencia de esta historia compartida se encuentra en todos los aspectos de los organismos vivos y fósiles, desde las características físicas y las estructuras de las proteínas hasta las secuencias de información en el ADN. Señales de una de las primeras plantas terrestres, Cooksonia, se preservan en rocas de más de 400 millones de años de antigüedad.
Las ciencias bilógicas 19
Grandes ideas de la biología ¿Cuáles son los temas centrales de la biología?
¿Qué tiene una dieta? La gráfica circular muestra la dieta del gibón siamang, un tipo de primate del bosque tropical del sudeste de Asia. Flores, brotes e insectos: 10%
Hojas: 50%
Frutos: 40%
Analizar y concluir 1. Interpretar gráficas ¿De
cuáles partes de las plantas dependen más los gibones siamang como una fuente de su sustancia y energía? 2. Predecir ¿Cómo serían
afectados los gibones si los bosques tropicales en que viven fueran talados?
Las unidades de este libro parecen cubrir diferentes temas. Pero te vamos a contar un secreto. Así no funciona la biología. Todas las ciencias biológicas están relacionadas por temas y métodos de estudio que trascienden las disciplinas. Estas “grandes ideas” se superponen y entrelazan, y surgen una y otra vez a lo largo del libro. También notarás que varias de estas grandes ideas se superponen con las características de la vida o la naturaleza de la ciencia. El estudio de la biología gira alrededor de varias grandes ideas que se entrelazan: la base celular de la vida; información y herencia; sustancia y energía; crecimiento, desarrollo y reproducción; homeostasis; evolución; estructura y función; unidad y diversidad de la vida; interdependencia en la naturaleza; y la ciencia como fuente de conocimientos. La base celular de la vida Los seres vivos están formados por células. Muchos tienen una sola célula; se llaman organismos unicelulares. Las plantas y los animales son pluricelulares. Las células de los organismos multicelulares exhiben muchos tamaños, formas y funciones diferentes. El cuerpo humano tiene 200 o más tipos de células diferentes. Información y herencia Los seres vivos se basan en un código genético universal. La información codificada en el ADN forma una cadena ininterrumpida que se remonta a unos 3.5 mil millones de años. No obstante, el ADN dentro de tus células en este momento pueden influir en tu futuro: tu riesgo de contraer cáncer, la cantidad de colesterol en tu sangre y el color del cabello de tus hijos. Sustancia y energía Los seres vivos obtienen y usan sustancias y energía. La vida necesita sustancias que sirven como nutrientes para formar estructuras corporales, y energía que abastece los procesos de la vida. Algunos organismos, como las plantas, obtienen energía de la luz solar y toman nutrientes del aire, agua y suelo. Otros organismos, incluyendo la mayoría de los animales, comen plantas u otros animales para obtener nutrientes y energía. La necesidad de sustancias y energía relaciona a todos los seres vivos de la Tierra en una red de relaciones interdependientes. Crecimiento, desarrollo y reproducción Todos los seres vivos se reproducen. Los individuos recién producidos casi siempre son más pequeños que los adultos, de modo que crecen y se desarrollan conforme maduran. Durante el crecimiento y desarrollo, las células generalizadas por lo común se vuelven cada vez más diferentes y especializadas para funciones particulares. Las células especializadas forman tejidos, como el cerebro, los músculos y los órganos digestivos, que sirven para diversas funciones. Homeostasis Los seres vivos mantienen un ambiente interno relativamente estable, un proceso conocido como homeostasis. Para la mayoría de los organismos, cualquier desajuste de la homeostasis puede tener consecuencias graves o incluso fatales. En tu cuaderno Describe qué sucede a nivel celular mientras un bebé crece y se desarrolla.
20 Capítulo 1 • Lección 3
Evolución Tomados como un grupo, los seres vivos evolucionan. El cambio evolutivo relaciona todas las formas de vida con un origen común de hace más de 3.5 mil millones de años. La evidencia de esta historia compartida se encuentra en todos los aspectos de los organismos vivos y fósiles, desde características físicas hasta las estructuras de proteínas y las secuencias de información en el ADN. La teoría evolutiva es el principio central de organización de todas las ciencias biológicas y biomédicas. Estructura y función Cada grupo importante de organismos ha evolucionado su propio “equipo de herramientas” de partes del cuerpo particulares, una colección de estructuras evolucionadas que hacen posibles ciertas funciones. Desde capturar alimento para digerirlo, y desde reproducirse hasta respirar, los organismos usan estructuras que han evolucionado en formas diferentes conforme las especies se han adaptado a vivir en ambientes diferentes. Las estructuras de las alas, por ejemplo, permiten volar a las aves y los insectos. Las estructuras de las patas permiten a los caballos galopar y a los canguros, saltar.
¿Qué valores o parcialidades humanos están implicados en el caso de dar HGH a niños sanos? ¿Cuál es el papel de la ciencia en este caso?
Unidad y diversidad de la vida Aunque la vida adopta una variedad de formas casi increíble, todos los seres vivos son fundamentalmente semejantes a nivel molecular. Todos los organismos están compuestos por un conjunto común de moléculas basadas en el carbono, almacenan información en un código genético común y usan proteínas para formar sus estructuras y llevar a cabo sus funciones. Una gran contribución de la teoría evolutiva es que explica tanto esta unidad de la vida como su diversidad. Interdependencia en la naturaleza Todas las formas de vida en la Tierra están conectadas en una biosfera, que literalmente significa “planeta vivo.” Dentro de la biosfera, los organismos están relacionados entre sí y con la tierra, agua y aire que los rodea. Las relaciones entre los organismos y sus ambientes dependen del ciclo de la materia y el flujo de energía. La vida humana y las economías de las sociedades humanas también requieren materia y energía, de modo que la vida humana depende en forma directa de la naturaleza. La ciencia como fuente de conocimientos La ciencia no es una lista de hechos, sino “una fuente de conocimientos”. El trabajo de la ciencia es usar las observaciones, preguntas y experimentos para explicar el mundo natural en función de fuerzas y sucesos naturales. La investigación científica exitosa revela reglas y patrones que pueden explicar y predecir al menos algunos sucesos de la naturaleza. La ciencia nos permite emprender acciones que afectan los sucesos en el mundo que nos rodea. Para asegurar que el conocimiento científico se usa para beneficio de la sociedad, todos nosotros debemos comprender la naturaleza de la ciencia: sus fortalezas, sus limitaciones y sus interacciones con nuestra cultura. ILUSTRACIÓN 1–13 Diferente pero semejante
El tucán de pico multicolor es claramente diferente de la planta en la que se posa. No obstante, los dos organismos son semejantes fundamentalmente a nivel molecular. La unidad y diversidad de la vida es un tema importante en la biología.
Las ciencias bilógicas 21
Campos de la biología ¿Cómo difieren en su enfoque para estudiar la vida los diferentes campos de la biología?
Los sistemas vivientes varían de grupos de moléculas que forman células hasta colecciones de organismos La biología incluye que forman la biosfera. muchos campos superpuestos que usan herramientas distintas para estudiar la vida desde el nivel de las moléculas hasta el planeta entero. Aquí le daremos un vistazo a unas cuantas de las ramas más pequeñas y más grandes de la biología.
Ecología global La vida en la Tierra está moldeada por patrones de tiempo y procesos en la atmósfera tan grandes que apenas estamos comenzando a comprenderlos. También estamos aprendiendo que las actividades de los organismos vivos, incluyendo a los humanos, afectan profundamente tanto a la atmósfera como al clima. Los humanos ahora mueven más materia y usan más energía que cualquier otra especie multicelular en la Tierra. Los estudios ecológicos en todo el mundo, auxiliados por tecnología de satélites y supercomputadoras, nos están permitiendo aprender sobre nuestro impacto global, el cual afecta a toda la vida en la Tierra. Un ecólogo estudia líquenes en un abeto Douglas. Muchos líquenes son extremadamente sensibles a la contaminación del aire por nitrógeno y azufre. Por tanto, con frecuencia los investigadores vigilan los líquenes en un esfuerzo por estudiar los efectos de la contaminación del aire en la salud del bosque.
22 Capítulo 1 • Lección 3
Biotecnología Este campo, creado por la revolución molecular, se basa en nuestra capacidad para “editar” y reescribir el código genético; en cierto sentido, rediseñar el mundo viviente sobre pedido. Pronto podremos aprender a corregir o reemplazar genes dañados que causan enfermedades heredadas. Otra investigación busca manipular genéticamente a las bacterias para limpiar desechos tóxicos. La biotecnología también plantea enormes interrogantes éticas, legales y sociales. ¿Osaremos manipular la información biológica fundamental que nos hace humanos? Un
biólogo de plantas analiza plantas de arroz modificadas genéticamente. Construir el árbol de la vida Los biólogos han descubierto e identificado cerca de 1.8 millones de clases diferentes de organismos vivos. Esto puede parecer una cantidad increíble, pero los investigadores estiman que más o menos entre 2 y 100 millones más de formas de vida están esperando ser descubiertas alrededor del mundo, desde cuevas profundas bajo la superficie, a bosques tropicales, a arrecifes de coral y las profundidades del mar. Identificar y catalogar todas estas formas de vida es suficiente trabajo por sí solo, pero los biólogos pretenden hacer mucho más. Desean combinar la información genética más reciente con tecnología de cómputo para organizar todos los seres vivos en un solo “Árbol de la vida” universal, y poner los resultados en la Web en una forma a la que cualquiera pueda tener acceso. Un paleontólogo estudia señales de vida antigua: ¡estiércol de dinosaurio fosilizado!
Ecología y evolución de enfermedades infecciosas El VIH, la gripe aviar y las bacterias resistentes a los fármacos parecen haber aparecido de la nada, pero la ciencia detrás de sus historias muestra que las relaciones entre los huéspedes y los patógenos son dinámicas y en constante cambio. Los organismos que causan la enfermedad humana tienen su propia ecología, la cual incluye a nuestros cuerpos, las medicinas que tomamos y nuestras interacciones entre nosotros y con el ambiente. Con el tiempo, los organismos que causan enfermedades se enfrascan en una “carrera armamentista evolutiva” con los humanos que crea desafíos constantes para la salud pública alrededor del mundo. Comprender estas interacciones es crucial para salvaguardar nuestro futuro. Un biólogo de la vida silvestre estudia un grupo de geladas salvajes. Los patógenos en poblaciones de animales salvajes pueden evolucionar en formas que les permiten infectar a los humanos.
Genómica y biología molecular Estos campos se enfocan en estudios del ADN y otras moléculas dentro de las células. La “revolución molecular” de la década de 1980 creó el campo de la genómica, la cual ahora está observando las series completas de código de ADN contenidas en una amplia gama de organismos. Los análisis por computadora cada vez más potentes permiten a los investigadores comparar bases de datos enormes de información genética en una búsqueda fascinante de claves para los misterios del crecimiento, desarrollo, envejecimiento, cáncer y la historia de la vida en la Tierra. Una
bióloga molecular analiza una secuencia de ADN.
Las ciencias bilógicas 23
Desarrollo de investigaciones biológicas ¿Cuál es la importancia del sistema métrico en la ciencia?
Durante tu estudio de la biología, tendrás la oportunidad de realizar investigaciones científicas. Los biólogos, como otros científicos, se basan en un sistema de medición común y practican procedimientos de seguridad cuando realizan estudios. Mientras estudias y experimentas, te familiarizarás con los procedimientos de medición científica y de seguridad.
Medición científica Dado que los investigadores necesitan replicar los experimentos de otros y muchos experimentos requieren reunir datos cuantitativos, los científicos necesitan un sistema común de medición. La mayoría de los científicos usan el sistema métrico cuando DESARROLLAR reúnen datos y desarrollan experimentos. El sistema métrico es un el vocabulario sistema decimal de medición cuyas unidades se basan en ciertos estánPREFIJOS El prefijo del SI mili dares físicos y tienen escalas en múltiplos de 10. Una versión revisada del significa “milésimo”. Por tanto, sistema métrico original se llama Sistema Internacional de Unidades, o SI. 1 milímetro es una milésima de un La abreviatura SI viene del francés Le Système International d’Unités. metro, y 1 miligramo es una milésima Dado que el sistema métrico se basa en múltiplos de 10, es fácil de de un gramo. usar. Notarás en la ilustración 1–14 que la unidad básica de longitud, el metro, puede multiplicarse o dividirse para medir objetos y distancias mucho mayores o menores que un metro. El mismo proceso se Unidades métricas comunes puede usar para medir volumen y masa. Puedes aprender más Masa Longitud sobre el sistema métrico en el 1 metro = 100 centímetros (cm) 1 kilogramo (kg) = 1000 gramos (g) Apéndice D. 1 metro = 1000 milímetros (mm) 1000 metros = 1 kilómetro (km)
Volumen
1 gramo = 1000 miligramos (mg) 1000 kilogramos = 1 tonelada métrica (t)
Temperatura
1 litro (L) = 1000 mililitros (mL) 0 °C = punto de congelación del agua 1 litro = 1000 centímetros cúbicos (cm3) 100 °C = punto de ebullición del agua
ILUSTRACIÓN 1–14
El sistema métrico Los científicos por lo general usan el sistema métrico en su trabajo. Este sistema es fácil de usar porque se basa en múltiplos de 10. En la foto, biólogos en Alaska pesan a un oso polar pequeño. Predecir ¿Qué unidad de medición usarías para expresar la masa del oso?
24 Capítulo 1 • Lección 3
Seguridad Los científicos que trabajan en un laboratorio o en el campo reciben capacitación para usar procedimientos seguros al realizar investigaciones. En el laboratorio se puede trabajar con llamas o calentadores, electricidad, sustancias químicas, líquidos calientes, instrumentos filosos y objetos frágiles de vidrio. El trabajo de laboratorio y el trabajo de campo pueden implicar contacto con organismos vivos o muertos, no sólo plantas que pueden ser tóxicas y animales venenosos sino también mosquitos transmisores de enfermedades y agua contaminada con microorganismos peligrosos. Cuando trabajas en el laboratorio de biología, también debes seguir prácticas seguras. La preparación es la clave para garantizar la seguridad durante las actividades científicas. Antes de realizar cualquier actividad en este curso, estudia las reglas de seguridad del Apéndice B. Antes de comenzar cada actividad, lee todos los pasos y asegúrate de comprender el procedimiento entero, incluyendo cualquier precaución de seguridad. La regla de seguridad más importante es seguir siempre las instrucciones de tu maestro y las indicaciones de este libro. Siempre que tengas dudas sobre cualquier parte de la actividad, pide una explicación a tu maestro. Y es posible que entres en contacto con organismos que no puedes ver, es esencial que te laves las manos muy bien después de cada actividad científica. Recuerda que eres responsable de tu seguridad y la de tu maestro y compañeros de clase. Si estás trabajando con animales vivos, también eres responsable de su seguridad.
Repaso de conceptos clave 1. a. Repasar Enumera las características que definen la vida. b. Aplica los conceptos Supón que tienes hambre, así que tomas una ciruela que ves en un frutero. Explica cómo están implicados tanto estímulos externos como internos en tu acción. 2. a. Repasar ¿Cuáles son los temas en biología que surgen una y otra vez? b. Predecir Supón que descubres un organismo nuevo. ¿Qué esperarías ver si lo estudiaras bajo un microscopio? 3. a. Repasar ¿En qué niveles los biólogos estudian la vida? b. Clasificar Un investigador estudia por qué los sapos están desapareciendo de su ambiente natural. ¿En qué campo de la biología cae la investigación?
ILUSTRACIÓN Ó 1–15 Seguridad
científica Es importante usar ropa protectora apropiada mientras trabajas en un laboratorio.
4. a. Repasar ¿Por qué los científicos usan un sistema común de medición? b. Relacionar causa y efecto Supón que dos científicos intentan realizar un experimento usando sustancias químicas peligrosas. ¿Cómo podría afectar su seguridad no usar una medición común? 5. En un experimento, necesitas 250 gramos de tierra para cada una de 10 muestras de plantas. ¿Cuántos kilogramos de tierra necesitas en total?
Las ciencias bilógicas 25
INVESTIGACIÓN DIRIGIDA
Preparación para el laboratorio: usar el microscopio para estimar tamaño Problema ¿Cómo puedes usar un microscopio para
estimar el tamaño de un objeto? Materiales Microscopio compuesto, regla de plástico
transparente de 15 cm, portaobjetos preparado de la raíz o tallo de una planta, portaobjetos preparado de bacterias.
2. Usar analogías Un fotógrafo puede tomar vistas
amplias y acercamientos de la misma escena. ¿En qué se parecen estas vistas a los lentes de potencia baja y los de potencia alta de un microscopio? ¿Cuál es una ventaja de cada vista? 3. Calcular Ocho células caben a lo largo de un campo
visual de 160 μm. ¿Cuál es el ancho de cada célula? Manual de laboratorio Laboratorio del Capítulo 1 Enfoque en las destrezas Observar, medir, calcular,
predecir. La ciencia proporciona una Conectar con forma de conocer el mundo. El uso de tecnología para recopilar datos es una parte central de la ciencia moderna. En la biología, el microscopio compuesto es una herramienta vital. Puedes observar objetos que son demasiado diminutos para verlos a simple vista. Estos objetos incluyen células, las cuales son la base de la vida. En este laboratorio explorarás otro uso importante del microscopio. Lo usarás para estimar el tamaño de las células.
Preguntas preliminares a. Explicar ¿Cómo ayudó la invención del microscopio a
los científicos a conocer el mundo natural? b. Explicar ¿Cómo puede ayudar un microscopio a un
científico a usar el método científico? c. Inferir Indica un hecho importante sobre la vida que
los científicos no conocerían sin microscopios. Pista: Repasa las características de los seres vivos.
Preguntas previas al laboratorio Examina el procedimiento en el manual de laboratorio. 1. Repasar ¿Qué lentes proporcionan más amplificación:
un lente de potencia baja o un lente de potencia alta? ¿Cuáles lentes proporcionan el campo de visión más grande?
26 Capítulo 1 • Preparación para el laboratorio
4. Predecir ¿Qué célula crees que es más grande, una
célula vegetal o una célula bacteriana? Explica tu respuesta.
1 Guía de estudio como fuente de La ciencia co conocimientos Al aplicar el método científico, los biólogos pueden responder preguntas que surgen en el estudio de la vida.
1.1 ¿Qué es la ciencia? Un objetivo de la ciencia es proporcionar explicaciones naturales para sucesos en el mundo natural. La ciencia también pretende usar esas explicaciones para comprender patrones en la naturaleza y hacer predicciones útiles sobre sucesos naturales. La metodología de la investigación científica consiste en observar y formular preguntas, hacer inferencias y proponer hipótesis, realizar experimentos controlados, reunir y analizar datos y sacar conclusiones. ciencia (7) observación (8) inferencia (9) hipótesis (9) experimento controlado (9)
variable independiente (9) variable dependiente (9) grupo de control (9) datos (10)
1.2 La ciencia en contexto Las nuevas ideas de los científicos surgen de la curiosidad, el escepticismo, el hecho de tener la mente abierta y la creatividad.
1.3 Estudio de la vida Los seres vivos están formados por unidades básicas llamadas células, se basan en un código genético universal, obtienen y usan sustancias y energía, crecen y se desarrollan, se reproducen, responden a su medio ambiente, mantienen un ambiente interno estable y cambian a lo largo del tiempo. El estudio de la biología gira alrededor de varias grandes ideas que se entrelazan: la base celular de la vida; información y herencia; sustancia y energía; crecimiento, desarrollo y reproducción; homeostasis; evolución; estructura y función; unidad y diversidad de la vida; interdependencia en la naturaleza; y la ciencia como fuente de conocimiento. La biología incluye muchos campos superpuestos que usan herramientas distintas para estudiar la vida desde el nivel de las moléculas hasta el planeta entero. La mayoría de los científicos usan el sistema métrico cuando reúnen datos y desarrollan experimentos. biología (19) ADN (20) estímulo (20) reproducción sexual (21)
Razonamiento visual Usa la información de este capítulo para completar el siguiente mapa de conceptos:
Al publicar artículos evaluados por colegas en las revistas científicas, los investigadores pueden compartir ideas y poner a prueba y evaluar el trabajo de otros científicos.
Los científicos hacen
En la ciencia, la palabra teoría se refiere a una explicación sometida a prueba que unifica una amplia gama de observaciones e hipótesis y que permite que los científicos hagan predicciones precisas de situaciones nuevas. Usar la ciencia implica entender su contexto en la sociedad y también sus limitaciones.
reproducción asexual (21) homeostasis (21) metabolismo (21) biosfera (23)
Observaciones pueden conducir a
Inferencias
teoría (15) parcialidad (16)
1
Preguntas
pueden probarse por
2
Experimentos controlados
3
27
1 Evaluación 1.1 1 .1 1 ¿Qué es la ciencia? Comprender conceptos clave 1. ¿Cuál de las siguientes oraciones sobre la imagen que se muestra NO es una observación? a. El insecto tiene tres patas en el lado izquierdo. b. El insecto tiene un patrón en el lomo. c. El patrón del insecto indica que es venenoso. d. El insecto es verde, blanco y negro.
9. ¿Por qué tiene sentido para los científicos probar sólo una variable a la vez en un experimento? 10. Distingue entre un grupo experimental y un grupo de control. 11. ¿Qué pasos están implicados en sacar una conclusión? 12. ¿Cómo puede ser más informativa una gráfica de datos que una tabla de los mismos datos?
Razonamiento crítico 13. Diseña un experimento Sugiere un experimento para mostrar si un alimento es mejor que otro para acelerar el crecimiento de un animal. 14. Controlar variables Explica por qué no puedes sacar una conclusión sobre el efecto de una variable en una investigación cuando las otras variables clave no están controladas.
2. La oración “El gusano tiene 2 centímetros de largo” es un(a) a. observación. b. teoría. c. inferencia. d. hipótesis. 3. Una inferencia es a. lo mismo que una observación. b. una interpretación lógica de una observación. c. una afirmación que implica números. d. una forma de evitar la parcialidad. 4. Para ser útil en la ciencia, una hipótesis debe ser a. medible. b. observable. c. comprobable. d. correcta. 5. ¿Cuál de las siguientes oraciones sobre un experimento controlado es verdadera? a. Todas las variables deben mantenerse iguales. b. Sólo se puede probar una variable a la vez. c. Todo se puede estudiar estableciendo un experimento controlado. d. Los experimentos controlados no pueden realizarse en seres vivos. 6. ¿Cuáles son los objetivos de la ciencia? 7. ¿Cómo difiere una observación sobre un objeto de una inferencia sobre ese objeto? 8. ¿Cómo ayuda una hipótesis a los científicos a comprender el mundo natural?
28 Capítulo 1 • Evaluación
1.2
La ciencia en contexto
Comprender conceptos clave 15. Una actitud escéptica en la ciencia a. impide que los científicos acepten ideas nuevas. b. alienta a los científicos a aceptar con facilidad ideas nuevas. c. significa que una idea nueva se aceptará sólo si está confirmada por evidencia. d. carece de importancia. 16. En la ciencia, el propósito de la evaluación por parte de colegas es asegurar que a. toda la investigación científica sea financiada. b. los resultados de los experimentos son correctos. c. se publiquen todos los resultados científicos. d. los resultados publicados satisfacen los estándares establecidos por la comunidad científica. 17. Una teoría científica es a. lo mismo que una hipótesis. b. una explicación comprobada que unifica una amplia gama de observaciones. c. lo mismo que la conclusión de un experimento. d. el primer paso en un experimento controlado. 18. ¿Por qué son útiles las teorías científicas? 19. ¿Por qué las teorías no se consideran verdades absolutas?
Razonamiento crítico 20. Evaluar ¿Por qué es engañoso describir la ciencia como una colección de hechos? 21. Proponer una solución ¿Cómo te ayudaría tener una actitud científica en tus actividades cotidianas, por ejemplo, al tratar de aprender una destreza nueva? 22. Realizar una evaluación de colegas Si fueras uno de los revisores anónimos de un artículo enviado para su publicación, ¿qué criterios usarías para determinar si el artículo debería publicarse o no?
1.3
Estudio de la vida
Comprender conceptos clave 23. El proceso en el cual dos células de diferentes progenitores se unen para producir la primera célula de un organismo nuevo se llama a. homeostasis. b. desarrollo. c. reproducción asexual. d. reproducción sexual. 24. El proceso por el cual los organismos mantienen sus condiciones internas relativamente estables se llama a. metabolismo. b. un genoma. c. evolución. d. homeostasis. 25. ¿En qué se parecen los organismos unicelulares y multicelulares? ¿En qué son diferentes? 26. Da un ejemplo de cambios que tienen lugar cuando se diferencian las células en un organismo multicelular. 27. Da tres ejemplos de estímulos a los que responde un ave.
Razonamiento crítico 28. Medir Usa una regla para hallar la longitud y ancho precisos de este libro en milímetros. 29. Interpretar material visual Cada uno de los siguientes símbolos de seguridad podrían aparecer en una actividad de laboratorio en este libro. Describe qué representa cada símbolo. (Pista: Consulta el Apéndice B.) 1
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ALTURA POR RECETA MÉDICA Aunque los estudios científicos no han demostrado que el tratamiento con HGH incremente de manera significativa la estatura adulta, sugieren que HGH extra puede ayudar a algunos niños de baja estatura a crecer más altos más pronto. Los padres que se enteran de esta posibilidad pueden desear el tratamiento para sus hijos. El doctor de David prescribió HGH para evitar críticas por no presentarlo como una opción. Esta situación es nueva. Hace muchos años, la HGH sólo podía obtenerse de cadáveres, y se recetaba sólo a personas con problemas médicos graves. Luego, la ingeniería genética hizo posible producir en masa HGH artificial segura para uso médico: medicina segura para personas enfermas. Sin embargo, muchas personas que son más bajas que el promedio con frecuencia enfrentan prejuicios en nuestra sociedad. Esto llevó a las compañías farmacéuticas a comenzar a comercializar la HGH para padres de niños sanos de baja estatura. El mensaje: “¡Ayude a su hijo a crecer más alto!” Como ilustra el caso de David, la ciencia tiene el potencial poderoso de cambiar vidas, pero el conocimiento científico nuevo y los avances pueden plantear más interrogantes que respuestas. Sólo porque la ciencia hace algo posible, ¿esto significa que es correcto hacerlo? Esta pregunta es difícil de responder. Cuando consideremos cómo debería aplicarse la ciencia, debemos considerar tanto sus limitaciones como su contexto en la sociedad. 1. Relacionar causa y efecto Busca en la Internet los
datos más recientes sobre el tratamiento con HGH de niños sanos. ¿Qué efecto tiene el tratamiento temprano con HGH en la estatura adulta? 2. Predecir La HGH estaba entre los primeros
productos de la revolución de la biotecnología. Muchos más están proyectados. Conforme se vuelven disponibles productos que podrían cambiar otros rasgos heredados, ¿qué desafíos aguardan a la sociedad? 3. Conectar con
¿Por qué sería importante para los científicos comunicar claramente los resultados de los estudios de la HGH? ¿Cómo podrían beneficiarse los padres si comprendieran la ciencia que hay detrás de los resultados?
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Relacionar conceptos
Usar gráficas científicas Las siguientes gráficas muestran el tamaño de cuatro poblaciones diferentes durante un intervalo de tiempo. Usa las gráficas para responder a las preguntas 30 a 32. Cambios en cuatro poblaciones Cantidad de organismos
Cantidad de organismos
1
Tiempo
Cantidad de organismos
Cantidad de organismos
3
Tiempo
2
31. Interpretar gráficas Antes de usar cualquiera de de las gráficas para hacer comparaciones directas entre las poblaciones, ¿qué información adicional sería necesaria? 32. Comparar y contrastar Las gráficas de sucesos completamente diferentes pueden tener la misma apariencia. Selecciona una de las gráficas y explica cómo la forma de la gráfica podría aplicarse a una serie diferente de sucesos.
Escribir sobre las ciencias 33. Explicación Supón que tienes un gato de mascota y deseas determinar qué tipo de alimento para gatos prefiere. Escribe una explicación de cómo podrías usar el método científico para determinar la respuesta. (Pista: Antes de comenzar a escribir, enumera los pasos que podrías seguir y luego ordénalos comenzando con el primer paso.)
Tiempo 4
34. Evalúa Muchas personas agregan fertilizante a sus plantas domésticas y de jardín. Haz una hipótesis sobre si los fertilizantes en realidad ayudan al crecimiento de las plantas. Luego, diseña un experimento para probar tu hipótesis. Incluye en tu plan qué variable probarás y qué variables controlarás.
Tiempo
30. Analizar datos Escribe una oración que resuma lo que muestra cada gráfica.
Un investigador estudió dos grupos de moscas de la fruta: la población A se mantuvo en un recipiente de 0.5 L; la población B se mantuvo en un recipiente de 1 L.
Cantidad de moscas
Población de moscas de la fruta 900 800
B
700 600 500 400
A
300 200 100 0
0
4
8
12 16 20 24 28 32 36 40
Tiempo (días)
30 Capítulo 1 • Evaluación
35. Interpretar gráficas La variable independiente en el experimento controlado fue a. la cantidad de moscas. b. la cantidad de grupos estudiados. c. la cantidad de días. d. el tamaño de los contenedores. 36. Inferir ¿Cuál de las siguientes es una inferencia lógica basada en el contenido de la gráfica? a. Las moscas del grupo B estaban más sanas que las del grupo A. b. Una población de moscas con más espacio disponible crecerá más que una población con menos espacio. c. Si el grupo B se observó por 40 días más, el tamaño de la población sería el doble. d. En 40 días más, el tamaño de ambas poblaciones disminuiría a la misma velocidad.
Preparación para exámenes estandarizados Selección múltiple
1. Para asegurar que un trabajo científico está libre de parcialidad y cumple con los estándares establecidos por la comunidad científica, el trabajo de un grupo de investigación se somete a evaluación de colegas que son A expertos científicos anónimos. B el público en general. C los amigos de los investigadores. D los legisladores. 2. ¿Cuáles de las siguientes características NO la comparte un caballo y la hierba que come? A usa energía. B responde a un estímulo. C se mueve de un lugar a otro. D ambiente interno estable. 3. ¿Cuál de las siguientes oraciones sobre una teoría científica NO es verdadera? A Tiene el mismo significado en la ciencia que en la vida diaria. B Permite a los científicos hacer predicciones precisas sobre situaciones nuevas. C Las teorías científicas relacionan muchas hipótesis. D Se basa en un cuerpo de evidencia grande. 4. Un observador de aves ve un ave inusual en un comedero. Toma notas cuidadosas sobre el color, forma y otras características físicas del ave y luego va a un libro de referencia para ver si puede identificar la especie. ¿Qué aspecto del razonamiento científico es más evidente en esta situación? A observación. B inferencia. C proponer hipótesis. D experimentación controlada.
6. Un metro es igual a A 1000 milímetros. B 1 milímetro. C 10 kilómetros. D 1 mililitro. Preguntas 7 y 8
Una vez al mes, la propietaria de una mascota registró la masa de su cachorro en una tabla. Cuando el cachorro tenía 3 meses de edad, empezó a alimentarlo con un “alimento especial para mascotas” que vio anunciado en televisión.
Cambio en la masa de un cachorro con el tiempo Edad (meses)
Masa al inicio del mes (kg)
Cambio de masa por mes (kg)
2
5
—
3
8
3
4
13
5
7. Según la tabla, ¿cuál oración es verdadera? A La masa del cachorro aumentó al mismo ritmo en cada mes mostrado. B La masa del cachorro era menor que 5 kg al inicio de la nueva dieta. C El cachorro aumentó 5 kg entre los 3 y los 4 meses de edad. D El cachorro había aumentado 13 kg como resultado de la nueva dieta. 8. Todas las afirmaciones siguientes sobre el estudio de la propietaria de la mascota son verdaderas EXCEPTO A La propietaria usó el sistema métrico. B La propietaria registró datos. C La propietaria podría graficar los datos. D La propietaria realizó un experimento controlado.
5. A diferencia de la reproducción sexual, la reproducción asexual implica A dos células. C un padre. B dos padres. D un ser no vivo.
Respuesta de desarrollo
9. Explica cómo funciona un experimento controlado.
Si tienes dificultades con... la pregunta
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Ver la lección
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Las ciencias bilógicas 31