EL MARAVILLOSO MUNDO DE LAS HORMIGAS by Xiomi Garzón

El maravilloso mundo de las hormigas es una propuesta de aula producto de la profundización disciplinar y pedagógica del trabajo de grado: “Reproducción en hormigas un problema de conocimiento”, como requisito para optar al título de Magíster en Docencia de las Ciencias Naturales.

Esta propuesta invita a los estudiantes a ser infiltrados en una colonia de hormigas, en donde su misión general es copiar los códigos que les han permitido a estos organismos tener éxito como especie a lo largo del tiempo, teniendo en cuenta su interesante forma de organización social y tipo de reproducción que las ha llevado a colonizar y sobrevivir en diversos ambientes mediante estrategias colectivas, para lograr esto se propone realizar tres misiones: el reconocimiento del objetivo, la infiltración a la colonia y el reporte de la misión.

Universidad Pedagógica Nacional Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales Autoras: Cindy Andrea Florez y Xiomi Tatiana Garzón Asesores: Steiner Valencia Vargas e Ingrid Vera Ospina

Querido Agente, el mundo está en problemas y necesita su ayuda: ¡La tierra ha entrado en crisis!, la única esperanza de supervivencia de los organismos es empezar nuevamente en otro un planeta como Alfa Centauri el cual es el más próximo a nuestro sistema solar, para no cometer los mismo errores que llevaron a la tierra a su destrucción es necesario adaptar patrones de organismos que ha podido establecer una organización social beneficiosa para toda su población como las hormigas donde cada individuo cumple una función importante para el mantenimiento del sistema, su misión si deciden aceptarla es infiltrarse en una colonia de hormigas para copiar los códigos que les han permitido tener éxito como especie a lo largo del tiempo.

Agente el siguiente video le dará elementos importantes para el reconocimiento de su misión, por lo tanto, debe estar atento a la información suministrada

Video. 1 Presentación de la misión1 haga clic para ingresar

Enlace de video 1 presentación de la misión: https://www.youtube.com/embed/FQetpJGWX70?feature=oembed

Agente M debe construir un diario de campo el cual será el instrumento de registro de la misión, ¡Recuerde que de la rigurosidad en sus reportes depende el éxito de la misión!

a. En un cuaderno reciclado decora de manera creativa la carátula con la temática de la misión.

Imagen. 1 Ejemplos de carátulas de diario de campo

b. Observa nuevamente el vídeo de presentación de la misión (vídeo 1). c. Registra los detalles de la misión de acuerdo con el siguiente formato en el diario de campo (registro 1), este instrumento se debe usar en todas las actividades que se soliciten. Nombre del estudiante:

Fecha de observación:

Recurso:

Curso:

No:

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Observación En este espacio debes realizar diferentes observaciones muy detalladas sobre los recursos propuestos en las misiones (Videos, expedientes, mapas conceptuales, cuento).

Evidencia fotográfica (Dibujos):

Aquí debes incluir un dibujo o fotografía de lo que más te llamó la atención del recurso implementado.

Curiosidades: A partir de las observaciones de los recursos (Videos, expedientes, mapas conceptuales, cuento), escribe en este espacio mínimo 3 preguntas que tengas acerca de este. Profundización: De las preguntas formuladas debes tratar de explicar mínimo dos Tabla. 1 Formato diario de campo

d. Agente M para terminar la contextualización de la misión debe revisar detalladamente los tres expedientes secretos (imagen 2,3,4) que le envía la agencia acerca del objetivo de la misión, a partir de esto usted debe realizar un registro por cada expediente en su diario de campo (registro 2, 3, 4).

Imagen. 2 Expediente secreto la historia de la reproducción

Imagen. 3 Expediente secreto la historia de las hormigas2

Las imágenes del expediente fueron tomadas de las siguientes referencias: Zeus (Ikhor, s.f), Formica (Wilde, 1615) y sistema natural de clasificación (Linneo,1735)

Imagen. 4 Expediente secreto datos importantes de las hormigas3

Imagen modificada hormiga Camponotus Atriceps (Wild, 2010)

Agentes es importante para su misión reconocer algunas características morfológicas del objeto de estudio con la intención de no distraerse con otros organismos, recuerden que las hormigas son la misión y es de suma importancia su reconocimiento y distinción, por lo tanto iniciaremos con conceptos básicos de clasificación que se refiere a la acción de organizar o situar algo según una determinada directiva, donde la clasificación biológica, es conocida como taxonomía (del griego taxis, que puede traducirse como “ordenamiento”, y nomos, “regla”). Unos de los personajes importantes en la caracterización de nuestro objetivo es Carlos Linneo quien establecido parámetros de clasificación que aún se mantienen desde su publicación del sistema natural en 1735, Linneo clasificó a los seres vivos en diferentes niveles jerárquicos: las especies se agrupan en los géneros, los géneros se agrupan en familias, éstas en órdenes, los órdenes en clases, las clases en phylum, que a su vez se encuadran en reinos, actualmente este sistema de clasificación mantiene sus principios básicos aunque ha tenido algunas modificaciones (Martínez, 2010). Es así que se inicia la clasificación por dominios Bacterias, Archea, Eukaria (Animales, hongos , plantas y protistas), este sistema es la forma que tiene la ciencia de clasificar a los seres vivos por su relación de parentesco en la historia de la evolución, sin embargo para propósitos de esta misión solo se mencionara el reino animal y dentro de este se encuentra phylum Artropoda que es el más numeroso y diverso de este reino con más de 1.200.000 especies, la gran mayoría de ellas insectos, que constituyen más del 80% de todas las especies animales (Fernández y otros, 2019).

✓ Cuerpo segmentado provisto de apéndices articulado (patas, antenas, cuerpo)

Miriápodo (ciempiés)4

Crustáceo(cangrejo)5

Insecta (gorgojos)6

Imagen de miriápodo tomada de: https://www.caracteristicas.co/miriapodos/ Imagen de Crustáceo tomada de: https://www.aquariumcostadealmeria.com/curiosidades/cangrejos/ 6 Imagen de Insecta coleóptera tomada de Martínez (2019) 4 5

✓ Poseen un esqueleto externo o exoesqueleto formado por quitina.

Insecta (mariquita)7

Arachnida (escorpiones)8

✓ Cuerpo separado en dos o tres segmentos en la mayoría de los casos (cabeza, tórax y abdomen)

Insecta (hormiga)9

Insecta (pececito de plata)10

Miriápodo (ciempiés)11

Sin embargo, para esta misión agente se debe concentrar únicamente en la clase insecta a la cual pertenece “las hormigas”, así para asegurarse de tener un insecto y no otro organismo pequeño se debe prestar atención a la seis patas articuladas que surgen del tórax (pecho) que tienen todos los insectos, además la mayoría de los ellos tienen alas, dos ojos compuestos y antenas.

a. Agente de acuerdo con la información recibida tendrá el primer ejercicio de entrenamiento, donde debe determinar cuáles organismos presentes en el jardín se clasifican en la clase Insecta, tome nota en la tabla 2. Para observar mejor haga clic en la imagen interactiva 1

Imagen de Insecta Coleóptera tomada de https://www.quecomen10.com/las-mariquitas/ Imagen Arachnida tomada de https://misanimales.com/diferencias-alacran-escorpion/ 9 Imagen de Insecta Formicidae tomada de Martínez (2020) 10 Imagen de Insecta Zygentoma tomada de https://www.google.com/url?sa=i&url=htt 11 Imagen de Miriápodo tomada de https://www.caracteristicas.co/miriapodos/ 7 8

Imagen interactiva. 1 Jardín para clasificación de Artrópoda12-13 . Haga clic para ingresar

Artrópoda Número de patas. Clasificación clase Insecta (Insecta o no Insecta)

Tabla. 2 Clasificación de Artrópodas

b. ¡Agente, no todos los insectos son iguales! Cada uno de ellos tienen características específicas que les permite ser agrupados en diferentes ordenes, por ejemplo, en la clase Insecta se puede clasificar por la presencia, ausencia de alas o tipo de aparato bucal. En este segundo ejercicio se tendrá que acercar de manera más detallada al objetivo, determinado el orden de cada uno de los insectos que se encuentran en el jardín, para esto debe utilizar las pistas que se presentan en la imagen 5 “clave taxonómica del orden Insecta” y tomar nota en la tabla 3. Para observar mejor haga clic imagen interactiva 2.

Enlace de la imagen interactiva 1: https://docs.google.com/presentation/d/e/2PACX1vTciMgyRgut0oDH1uhazOotWFEdWadefIf92BToIwot6DwcFKMEyc7053JYRbtjXFZy_wbt0PRdYHR/pub?start=false&loop=false&delayms=60000&slide=id.gd5178381ce_7_75 13 Las fotografías del jardín fueron tomadas de: Díptera (Peterkai, 2020), Isópoda (Eco Ambiente, 2013), Chilopoda (Mujica, 2017), Araneae (Martinez, 2020), Phasmida (Padilla, 2015), Opilión (Mdherren, 2020), Diplopoda (Tj_Studio, 2020), Formicidae y Scorpion (Autores). 12

Imagen interactiva. 2 Jardín para clasificación de Insecta14-15 Haga clic para ingresar

Insecta Cantidad de alas Forma de las alas Estructura de las alas (membranosas, endurecidas)

Tipo de aparato bucal Orden al que pertenece (Díptera, hemíptera, lepidóptero, himenóptera, coleóptero)

Tabla. 3 Clasificación de insectos

Enlace de la imagen interactiva 2: https://docs.google.com/presentation/d/e/2PACX-1vSBdx1u8L4inneXWXpqdZLOrP6yFscM-okU4Rdlg-QeGWEijfv9tmIibF8H-rN9qa_NFC4K0ysQGZ-/pub?start=false&loop=false&delayms=60000 15 Las fotografías del jardín fueron recuperadas de: Lepidópteras (Martínez, 2019) (Martínez 2018), Coleóptera (Martínez, 2019), Vespidae (Martínez, 2021), Hemíptero (Bichelos, 2016), Díptera (Wirestock, 2020) y Formicidae (Propia) 14

Imagen. 5 Clave taxonómica del orden Insecta (Martínez y Florez 2020)

c. Agente en este último ejercicio deberá clasificar a qué familia pertenece la hormiga teniendo en cuenta la clave de identificación de insectos en el orden himenóptera (imagen 5) y registre sus hallazgos en la tabla 4. Para observar mejor haga clic en la imagen interactiva 3.

Imagen interactiva. 3 Jardín para clasificación de himenóptera16-17. Haga clic para ingresar

Himenóptera Forma del pecíolo Clasificación familia (Apidae, Vespidae, Formicidae)

Tabla. 4 Clasificación de himenópteras

¡Estos ejercicios les permitirá no ser engañados por estos astutos organismos!

El agente Thompson realizó las primeras indagaciones sobre la misión, sin embargo, esta no fue completada dejando en poder de la agencia una carta antes de su partida, en la cual describió parte de su investigación que surgió de sus vivencias desde niño hasta convertirse en mirmecólogo. Querido agente esperamos que la siguiente información permita contextualizar la dinámica al interior de una colonia brindándole elementos para lograr la infiltración.

Enlace de la imagen interactiva 3: https://docs.google.com/presentation/d/e/2PACX1vQ0mf5qwVb6OkUxTyPzGp9rpo-WG5M_rMZShNADxyaOYWkgIE4X1jNpCYaATBRidCRIrBKNCBl3qAJ/pub?start=false&loop=false&delayms=60000 17 Las fotografías del jardín fueron recuperadas de: Vespidae (Martínez, 2019), Apidae (Martínez, 2018) y Formicidae (Autores) 16

Bogotá, 24 de diciembre del 1990 Asunto: Un pequeño pero interesante mundo

Querido agente le contaré una historia de pequeños pero maravillosos organismos por los que desde la infancia me interese, a partir de los viajes con mi familia donde mi abuelo Rafael un personaje tranquilo y callado cuya única pasión fue su constante admiración por la naturaleza la cual contemplaba desde una flor hasta un pequeño insecto durante horas, era un sujeto raro pensaba en ese momento, hasta que un día me acerqué a él de manera abrupta mientras observaba una mariposa, soltando un profundo respiro me dijo: -“la haz hecho ir” , pensé que estaría enojado y me disculpe, pero él me miró y sonrió, aproveche ese momento para cuestionar sus largas caminatas en el bosque y por las numerosas veces que se detenía a observar cuanta cosa encontraba y me respondió:-“Solo cuando tú lo hagas querido nieto lo descubrirás”.

Él nunca daba respuestas que yo pudiera comprender totalmente, así que lo seguí al otro día, cuando se percató de su pequeño acompañante una sonrisa iluminó su rostro y se acercó tomando mi mano, esa mañana nos internamos en el bosque y le pregunté: -“¿Qué debo observar?” él dijo: -“lo que te llame la atención”, empecé a caminar y prontamente encontraría ese maravilloso organismo, él cual se subió groseramente sobre mis zapatos, me alarme y grite: ¡Auxilio!, mi abuelo rápidamente llegó, admito que mi relación con las hormigas no inició bien, pero una vez las bajo de mis zapatos, me explicó que no me harían daño, él colocó una sobre mi mano y yo me quedé deslumbrado observándola. Esta hormiga era muy graciosa, estuve jugando con ella toda la mañana se movía mucho pero no se caía por ningún motivo, así que la deje en el suelo y empecé a seguirla, solo paso un momento antes de encontrar muchas más, todas eran muy parecidas excepto por algunas de mayor tamaño, razón por la cual pronto perdí de vista a mi amiga, fue tanto mi encanto por estos organismos que volvería por muchos años a visitarlos con mi abuelo e incluso ahora sin él.

Finalmente comprendí la pasión que suscita estar debajo de un árbol admirando la belleza de la naturaleza, sin embargo mi presencia hoy no es una coincidencia, en este lugar ha cesado la época de lluvias y mis preciadas hormigas hoy saldrán de diferentes lugares en búsqueda de una pareja para dar inicio a la fundación de un colonia, ya veo algunas princesas en el vuelo nupcial como es llamada su danza de apareo, sé que son princesas porque a pensar que tanto hembras como machos tienen alas, los últimos son de menor tamaño y si nos acercamos sus ojos son más grandes, esta carrera por la vida premiará a futuras reinas o condenará a las princesas que no encuentren pareja.

Es así que la historia de las princesas que no copulan es corta pues no pueden volver a su colonia y morirán al ser devoradas o por falta de alimento ¡Aunque triste, la naturaleza funciona de esa forma!, de tal manera mi relato continúa con aquellas que sí pueden copular, la vida de ellas parece tener más futuro, aunque no tendrán la protección del macho pues este sigue su camino, sin embargo él tendrá la misma suerte de las princesas que no copulan porque una hormiga solitaria es fácilmente depredada. La princesa ya con el esperma de diferentes machos debe buscar un refugio seguro donde esconderse mientras tiene sus primeras crías, para esto no se puede exponer a buscar alimento o su historia llegará al fin, por tal motivo arranca sus alas y se las come, estas serán su fuente principal de alimento antes que nazcan sus primeras descendientes llamadas nurse, ellas serán las primeras obreras de la colonia cuya función principal será

cuidar a su madre, si estos sucede la vida de nuestra princesa cambiará y ascenderá a ser reina teniendo a su cargo el bienestar de la colonia, pues su función dentro de esta es la más importante: generar descendientes, la reina dejará a cargo de sus hijas obreras la búsqueda de alimento, construcción del refugio y defensa, por otro lado la casta reproductiva (princesas y zánganos) sólo se producirá cuando la colonia alcance una madurez y necesite expandirse.

En este punto detendré mi relato para recordar una pregunta que me formule a partir de las charlas con mi abuelo ¿Por qué la mayoría de las hormigas son hembras?, incentivado mi abuelo terminaría estudiando entomología, alguien que investiga los insectos y me especialicé en mirmecología, personas que profundizan sobre las hormigas, cuando por fin logre comprender porque mi abuelo solo se refería a hembras fue muy satisfactorio, efectivamente el

99% de las hormigas son hembras esto debido a su peculiar tipo de reproducción la Haplodiploidía. A partir de esto me surgió otra pregunta ¿Si hay tan pocos machos cómo se reproducen?, pues los machos tienen un solo propósito y es brindarle el esperma a la reina para que pueda fecundar huevos que serán hembras, este esperma puede durar en el abdomen de la reina muchos años, ya que copulan una única vez en su vida y por esto debe controlar la cantidad de huevos que producen a lo largo del tiempo ¡Ya que hay especies de reinas que llegan a vivir aproximadamente 20 años! Esto me recuerda a mi abuelo Rafael quien decía: - “Las hormigas son un ejemplo del gran potencial que tienen las hembras en todas las formas de vida posibles”. El vuelo nupcial ha terminado, quisiera que algún día usted lo pudieran observar, pero debo confesar que me he quedado dormido y he tenido un maravilloso sueño, yo era una hormiga e ingresaba en una gran colonia donde todo estaba perfectamente organizado, habían muchas cámaras de diferentes tamaños en las cuales habitaban cosas sorprendentes como: huevos en unas , larvas y pupas de diferentes tamaños en otras, cada cámara tenía sus respectivas cuidadoras, además me sorprendió ver como las hormigas cargaban a otras muertas quise seguirlas

para saber dónde las llevaban y de repente llegue a un lugar que parecía un cementerio, habían muchas hormigas que ya habían cumplido su honorable misión de servir a la colonia, esta conducta me pareció conocida.

Sin embargo a pesar de mi nostalgia al salir de ese lugar seguí con mi exploración y observe un espacio donde habían muchas ramas y hojas apiladas muy organizadamente, me imaginé que sería el lugar donde almacenan su comida, en mi recorrido me pareció curiosa una cámara fuertemente custodiada, me acerque sigilosamente para no ser descubierto y vi un hermosa hormiga, la más grande y robusta de la colonia que no medía más de

2,6 cm, me emocione inmensamente nunca había visto una reina sólo las había escuchado en los relatos de mi abuelo, era increíble pensar que un organismo tuviera tal importancia pues de ella depende que siempre haya hormigas en la colonia, las cuales estarán dispuesta a sacrificarse por su reina y protegerla con ferocidad a pesar de su pequeño tamaño que no supera 0,8 cm.

Proseguí con la exploración de la colonia y me encontré con una hormiga más grande que una obrera y menos que una reina, tenía cuerpo robusto y unas pronunciadas piezas mandibulares, por esta descripción supe que era una soldada, la vi custodiando la

entrada de la colonia, me detuve por un momento a pensar que increíble eran estos organismos al funcionar como un solo individuo en pro de la colonia, estaba tan emocionado de estar dentro de una colonia que no quería parar de explorar , pero de repente los llamados de mi hijo me despertaron, cuando abrí los ojos decenas de hormigas estaban sobre mí, tomé una y la observé fijamente, mi hijo Rafael de 5 años me tomó de la mano y me dijo: - “por qué pasas tantas horas en el bosque” yo contesté: -“Solo cuando tú lo hagas querido hijo lo descubrirás” Mientras me alejaba de ese maravilloso mundo de las hormigas pensé cuan grande es la naturaleza y como solamente mirando el suelo o deteniéndose a observar podemos encontrar microcosmos donde habitan formas de vida increíblemente interesantes, ¡Lo invito señor agente a que lo intente y una vez lo haga verá al mundo de una manera diferente!

Atentamente:

Agente Thompson

Agente M debe revisar detalladamente la carta del agente Thompson y realizar las observaciones correspondientes en el diario de campo que dé cuenta de: ¿Cómo se funda una colonia de hormigas?, ¿Qué tipo de hormigas conviven en una colonia? ¿Cámaras que conforman un hormiguero? (Registro 5)

Agente para iniciar esta segunda misión es necesario adentrarse a la colonia de hormigas, para esto debe modelizar un hormiguero (imagen 6) que dé cuenta de los espacios y las dinámicas entre los diferentes organismos que la habitan, tenga en cuenta que el modelo debe incluir:

✓ Las diferentes cámaras que se encuentran en la colonia (pueden utilizar cajas de

huevos, cartón de cajas, plastilina, icopor, arcilla, frascos de vidrio, plástico, acetatos etc. en lo posible utilizar material reciclable) ✓ Los organismos que la conforman: Huevos, larvas, pupas, reina, obreras, soldadas, princesas y zánganos (pueden utilizar plastilina, arroz, papel etc. lo que sea necesario) Para esta actividad es importante usar tu creatividad

Imagen. 6 Ejemplos de hormigueros retomados de la web

Agente para continuar con la misión y lograr copiar los códigos que revelan el secreto de la supervivencia de las hormigas es necesario reconocer algunos términos que le permitirá descifrar dichos códigos pues estos se encuentran cifrados, por tal motivo es importante el reconocimiento y análisis de la siguiente información que se les suministrará.

Células somáticas es un término bastante general que se refiere esencialmente a todas las células del cuerpo que se encargan de la formación de los tejidos y los órganos en los organismos a excepción de las células sexuales (espermatozoides y óvulos). Las células somáticas en los seres humanos están compuestas por 23 pares de cromosomas, lo que es igual a 46 cromosomas, por lo tanto, las células somáticas comparten el mismo material genético que se obtiene durante la fecundación: 50% de la madre y 50% del padre, esta distribución no sólo está presente en los humanos si no también en otros organismos con algunas variaciones en el número de cromosomas (Burgess, 2018). Por otro lado, las células sexuales como los óvulos y los espermatozoides son de suma importancia porque se relacionan con las diversas características o cambios genéticos que son heredados durante la formación del embrión y que son transmitidos de una generación a otra, dichas células son las únicas que pasan por el proceso de meiosis para lo formación de gametos. “Agente M esta información se ampliará en las siguientes actividades” Agentes haga clic en la imagen interactiva 4 para inspeccionar el cuerpo humano y diferenciar entre estructuras de células sexuales y somáticas. Imagen interactiva. 4 células somáticas y sexuales de humanos18-19. Haga clic para ingresar

Enlace de la imagen interactiva 4: https://view.genial.ly/60989a6142edc20ce5754fd1/interactive-image-imageninteractiva 19 Las imágenes fueron recuperadas de: Neurona https://www.pinterest.com.mx/pin/463448617908392530/ ,Musculo cardiaco https://www.pinterest.es/pin/195906652521177137/ , tejido intestino delgado https://biogenmol.blogspot.com/2008/07/el-intestino-delgado.html?m=0 , espermatozoides http://www.biologia.edu.ar/microscopia/meb.htm , óvulos , https://respuestas.tips/numero-de-cromosomas-del-ovulo 18

En este primer ejercicio usted debe completar la tabla 5 a partir de la imagen interactiva 5, diferenciando si la estructura presentada se conforma por células somáticas o sexuales, por ejemplo, el ojo se conforma de células somáticas y se describe como pequeñas estructuras fotorreceptoras presentes en muchos animales que funciona como órganos de la visión. “Recuerden que un excelente agente es un buen observador, no dejes pasar ningún detalle”. NOMBRE DE LA ESTRUCTURA Ojo

SOMÁTICAS

SEXUALES

DESCRIPCIÓN Son pequeñas estructuras fotorreceptoras presentes en muchos animales, que funcionan como órganos de la visión.

Tabla. 5 Diferencia de células somáticas y sexuales

Imagen interactiva. 5 Células somáticas y sexuales en la hormiga20-21. Haga clic para ingresar

Enlace de la imagen interactiva 5: https://view.genial.ly/60989a6142edc20ce5754fd1/interactive-image-imageninteractiva 21 Las imágenes fueron recuperadas de: Carezzano, (2017) Anatomía e histología de un insecto, Dolezal,( 2009), morfología interna de los insectos y Araujo y Bacca, (2020) Anatomy of male and female reproductive organs.

Agentes es probable que, para instalar una aplicación en el celular, jugar un juego de mesa o bien para desarrollar alguna tarea del colegio hayan tenido que leer y ejecutar instrucciones. Algo similar ocurre con las células que conforman a los organismos, donde se encuentra una molécula denominada ADN, que actúa como una especie de código que proporciona “instrucciones” que determinan las características de dichos organismos. El ADN se encuentra en el núcleo de las células en forma de filamentos delgados y largos llamados cromatina, la cual se compacta en el momento de la multiplicación celular con ayuda de unas proteínas llamadas histonas formando los cromosomas (Curtis y otros, 2008). Agente haga clic en la imagen para ver con detalle la ubicación de nuestros códigos en el objetivo.

Imagen interactiva. 6 Cromosomas de una hormiga22-23-24. Haga clic para ingresar

Las células somáticas poseen dos copias de cada cromosoma, una heredada de la madre y otra del padre, este tipo de células se denomina diploides y se simboliza como 2n. A diferencia las células sexuales o gametos se denominan haploides, porque solo tienen un cromosoma de cada tipo, representándose como n. Avances en biología celular han permitido observar y organizar los cromosomas en pares de acuerdo con sus características comunes como: forma, tamaño y presencia de

Imagen. 7 Cariotipo Camponotus atriceps (Teixeira y otros, 2020)

Enlace de la imagen interactiva: https://view.genial.ly/609949f85189fb0cf0e04d87/interactive-image-imageninteractiva 23 Las microfotografías que se muestran en la imagen interactiva de la glándula tubular salivar fueron tomadas de Fernández, Guerrero y Delsinne (2019) 24 La microfotografía que se muestra en la imagen interactiva de los cromosomas en la glándula tubular salivar fue tomada de Aguiar y otros (2017)

genes, estos cromosomas son llamados homólogos. En este sentido el número total de cromosomas de una célula, ordenados por tamaño y forma, es denominado cariotipo, el cual es único para cada especie, por ejemplo, en la imagen 7 se puede ver el cariotipo de una célula somática de la hormiga Camponotus atriceps el cual está conformado por 40 cromosomas organizados en 20 pares homólogos (2n=40) (Teixeira y otros, 2020)

Agente M debe revisar detalladamente la lectura de los cromosomas y la imagen interactiva y realizar las observaciones correspondientes en el diario de campo dando cuenta de: ¿Dónde se encuentran los cromosomas? ¿Cuántos cromosomas tiene una célula sexual y una célula somática? ¿Por qué son importantes los cromosomas? (Registro 6)

El cariotipo es el ordenamiento sistematizado de los cromosomas de un organismo y se realiza en el laboratorio realizando los siguientes pasos (imagen 8): • •

• • • • • •

Tomar una muestra de cualquier tipo de célula en un tubo de ensayo. Agregar una sustancia llamada colchicina que interrumpe la división celular en la metafase. Preparar la muestra agregando agua. Centrifugar. Fijar la muestra con alcohol y tinte en la lámina para ser visualizada en el microscopio. Tomar una foto ampliada de los cromosomas teñidos. Recortar cada uno de los cromosomas de la foto. Ordenar los cromosomas en parejas de acuerdo con su tamaño y forma (Curtis y otros, 2008).

Imagen. 8 Ejemplo de preparación de un cariotipo humano (Curtis y otros, 2008)

Actividad adaptada de Colombia aprende, recuperada en http://aprende.colombiaaprende.edu.co/sites/default/files/naspublic/plan_choco/cien_9_b1_p1_est.pdf

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Agente en esta ocasión usted va a realizar los dos últimos pasos de la preparación de un cariotipo, en la imagen 9 se muestra una foto ampliada y teñida de los cromosomas de una célula humana. Identifica parejas del mismo tamaño y ubicación de bandas, escribiendo los números correspondientes de cada cromosoma que conforma la pareja.

Imagen. 9 Fotografía ampliada de cromosomas de una célula humana. Adapta de Colombia aprende

Pareja 1 ______ Pareja 2 ______ Pareja 3 _____ Pareja 4 ______ Pareja 5 ______ Pareja 6 ______ Pareja 7 _____ Pareja 8 ______ Pareja 9 ______ Pareja 10 ______ Pareja 11 _____ Pareja 12 ______ Pareja 13______ Pareja 14 ______ Pareja 15 _____ Pareja 16 ______ Pareja 17______ Pareja 18 ______ Pareja 19 _____ Pareja 20 ______ Pareja 21______ Pareja 22 ______ Pareja 23 _____

✓

Una vez identificada las parejas dibújelas en su cuaderno según su tamaño desde el más grande hasta el más pequeño, este será el cariotipo de una célula humana, recuerde que cada una de estas parejas corresponde a un par de cromosomas homólogos. Al organizar los cromosomas por bandas encontrará dos que no tienen pareja, estos corresponden al par 23 él cual indica el sexo del sujeto.

✓ Agente de acuerdo con el cariotipo construido, ¿La célula es haploide o diploide? Explique su respuesta. _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ Agente de acuerdo con la imagen 7 que muestra el cariotipo de la hormiga Camponotus atriceps explique con sus palabras como serían los cromosomas de una célula sexual. _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________

Agentes, recordemos que a partir de una célula madre se generan células hijas. Es así como las células somáticas se producen por un proceso denominado mitosis el cual consiste en la generación de dos células hijas diploides con el mismo número de cromosomas que su madre, este proceso permite que el organismo tenga la capacidad de desarrollarse, crecer y reparar sus tejidos. Por otro lado, las células sexuales llamados gametos (óvulo y espermatozoide) se producen por meiosis, en donde la célula madre es una célula germinal diploide, que produce cuatro hijas haploides es decir con la mitad de los cromosomas que su madre, este proceso permite aumentar la variabilidad de las Imagen. 10 Mitosis y Meiosis (Fernández, 2021) características de una especie

por los mecanismos de entrecruzamiento y permutación cromosómica que posibilitan que los gametos de un individuo contengan diversas combinaciones de genes (Curtis, 2008).

De acuerdo con la lectura de mitosis y meiosis completar la tabla 6. Criterio

Meiosis

Mitosis

Tipo de célula que produce (Somática/Sexual) Cantidad de células que se produce Dotación cromosómica de las hijas(diploides/haploides) ¿Ocurre recombinación genética? (SI/NO) Función que desempeña en el organismo Tabla. 6 Cuadro comparativo mitosis y meiosis

Es la fusión de los gametos masculino y femenino, es decir el espermatozoide y el óvulo, la finalidad de este proceso es la unión de genes provenientes de los progenitores y la generación de un individuo, donde un único espermatozoide haploide (n) atraviesa la membrana del óvulo con iguales características, formando una célula diploide (2n) pues tendrá pares de cromosomas homólogos uno heredado por la hembra y otro por el macho (Solomon y otros, 1996). Agente, es necesario resaltar que no todas las fecundaciones son internas como el caso de los humanos, sino que puede ser externa como en los peces donde los óvulos sin fecundar se unen con los espermatozoides una vez son liberados en el agua.

Agente M debe realizar un reporte en su diario de campo (registro 7) donde analice y explique detalladamente la imagen 11 teniendo en cuenta las pistas anteriormente estudiadas (Célula sexuales, cromosomas, mitosis y meiosis), esto con la intención de hallar relaciones posibles que le permitan completar su misión ¡Ánimo agente, va por buen camino!

Imagen. 11 Proceso de generación de descendencia en las hormigas26

¡Agente felicitaciones por el cumplimiento y desarrollo de sus actividades cada vez está más cerca de cumplir la misión!, en esta oportunidad usted debe observar y analizar un video el cual contiene información importante sobre el objeto de estudio, pero antes de esto preste atención al siguiente reporte: Alias Camponotus atriceps y otras hormigas presentan comportamientos interesantes como el vuelo nupcial donde princesas y zánganos buscan con quién copular, preferiblemente cuando las épocas de lluvias cesan, es una carrera por la vida porque si la princesa no copula pronto morirá, pues volver a su colonia no es una opción y estar sola implica ser depredada fácilmente, por otro lado el macho tiene como propósito inseminar a una princesa, para lograrlo deberá competir con otros machos, estos una vez salen de la colonia tampoco podrán volver y serán depredados fácilmente.

Las imágenes fueron recuperadas de: Carezzano, (2017) Anatomía e histología de un insecto, Dolezal,( 2009), morfología interna de los insectos y Araujo y Bacca, (2020) Anatomy of male and female reproductive organs. 26

Video. 2 Vuelo nupcial. Haga clic sobre la imagen para ver el vídeo27-28

Agente M debe revisar detalladamente el video y de acuerdo con este realizar las observaciones correspondientes en el diario de campo que den cuenta de los detalles del vuelo nupcial. (registro 8)

El reconocimiento y diferenciación de los organismos que conforman una colonia es importante para usted como agente, pues le permite establecer relaciones y cuestionamientos que orientan su misión, en esta oportunidad deberá analizar detalladamente la información del siguiente texto y la imagen interactiva 7: Las células sexuales de los zánganos son limitadas produciéndose una única vez en la etapa de desarrollo de pupa dentro de los testículos los cuales se atrofian después de la maduración sexual, cuando sucede esto los espermatozoides se desplazan a los conductos seminales (Hölldobler y Wilson, 1990), durante la eyaculación el esperma se combina con la secreciones de las glándulas accesorias formando un material gelatinoso denominado espermatóforo el cual va a impedir que el esperma se disperse por la vagina (Robertson, 1995) . Durante la copulación el macho inserta en forma de llave-cerradura su conducto eyaculador en el orificio vaginal de la hembra (ver imagen 12), depositando en un primer momento su espermatóforo en la vagina él cual provoca la expansión del gáster de la hormiga (Robertson, 1995) terminando así la copulación. Posteriormente el espermatóforo se desplaza hacia la espermateca de la hembra, la cual permite el almacenamiento y mantenimiento de los espermatozoides durante un largo periodo de tiempo.

Enlace del video: https://www.youtube.com/watch?v=1aA4B1t5nTc En segmento desde el minuto 2:19 fue retomado del documental “EBS Special Wildlife Documentary Those Amazing Ant” (2010), tomado de https://www.youtube.com/watch?v=jbNVjgS7HuU 28

Imagen interactiva. 7 División de trabajo reproductivo. Haga clic sobre la imagen para interactuar29-30

Imagen. 12 Apareamiento en forma de llave- cerradura de las hormigas. Imagen Adapta de Robertson (1995)

Enlace de la imagen interactiva: https://view.genial.ly/60a44db03064030d8e35a321/interactive-image-imageninteractiva 30 Las microfotos que se muestran en la imagen interactiva fueron tomadas de Dolezal,( 2009), Anatomía e histología de un insecto Fernandez, Guerrero y Delsinne (2019). Hormigas de Colombia, Ripa, (2018) Importancia y manejo de las hormigas, Wild, A (2019), Blogs de fotos insectos, Fernandez, Guerrero y Delsinne (2019). Hormigas de Colombia. 29

Es importante resaltar que las hormigas como todos los himenópteras sufren una metamorfosis completa durante su desarrollo y crecimiento, pasando por una secuencia de cuatro estadios diferentes: la reina produce un huevo, este eclosiona a larva que crecerá transformándose en pupa, emergiendo finalmente un adulto. El reconocimiento de estas etapas es importante ya que autores como Hölldobler y Wilson (2009) explican que el desarrollo de obreras o princesas se debe a factores ambientales y no genéticos, en este sentido la duración del desarrollo de estas etapas, la cantidad y calidad del alimento incide en el origen de estas castas, reconociendo a las obreras cómo crías rápidas y a las princesas como crías lentas como se ve en la imagen 13. Es importante aclarar que la determinación del sexo depende de la fecundación del Imagen. 13 Tiempo del ciclo de vida de las castas. Ilustración adaptada de Hölldobler y Wilson (2009) huevo por el mecanismo Haplodiploidia. De esta forma las colonias de hormigas están divididas en reproductoras y obreras, la primera está conformada por princesas y zánganos que presentan dos pares de alas membranosas y la última está conformada por solo hembras ápteras (sin alas) e infértiles (Jaffé, 2004). La subfamilia Formicinae se caracteriza por tener el mesosoma unido por un solo segmento denominado peciolo, no presenta aguijón, pero tiene ácidoporo (imagen 14), presenta mandíbulas con 5 a 9 dientes, antenas de 9 a 12 segmentos, presencia de pubescencia (pelos) en el cuerpo y 5 segmentos visibles en el gáster, por último, esta subfamilia presenta castas con polimorfismo: obreras menores y obreras mayores (soldados). ¡Agente es importante contrastar esta información con la imagen interactiva 7!

Imagen. 14 Ácidoporo de una hormiga Formicinae (Fernández et al,2019)

Agente M debe revisar detalladamente la lectura acerca de las estructuras reproductivas y la imagen interactiva 7 de acuerdo con realice las observaciones correspondientes en el diario de campo dando cuenta de: ¿Cuáles son las estructuras reproductivas de la hembra? ¿Cuáles son las estructuras reproductivas del macho? ¿Cómo se da el proceso de copulación? ¿Cómo se da la fecundación? ¿Qué diferencias morfológicas hay entre las castas de una colonia? ¿Qué condiciones permiten el desarrollo de una reina, obrera o zángano? (registro 9)

Agente en esta oportunidad es necesario tener en cuenta todas las actividades realizadas hasta el momento con el propósito de establecer relaciones que le permitan comprender el haplodiploidismo y descifrar el mensaje oculto, “esta misión está llegando a su fin, suerte agente”. La reproducción siempre ha sido de gran interés en el estudio de lo vivo esto debido a la diversidad de mecanismos existentes, uno de los más frecuentes es la reproducción sexual donde el desarrollo del huevo se inicia cuando el óvulo es fecundado por un espermatozoide, en contraste algunos organismos pueden desarrollarse a partir de huevos sin previa fertilización a través de un mecanismo llamado partenogénesis (Lanteri, 2014) Este último viene del griego parthenos, virgen, y génesis, generación, es un tipo de reproducción característica de las plantas, sin embargo está presente en algunos insectos del orden himenóptera (hormigas, abejorros, abejas y avispas entre otros) donde se presenta condiciones particulares como el haplodiploidismo. Existen varios tipos de partenogénesis como: la anfitóquica donde óvulos no fecundados originan machos y hembras, la telitóquica donde óvulos no fecundados originan solo hembras y finalmente la arrenotóquica donde óvulos no fecundados originan solo machos. (López, 2010). Este último tipo de partenogénesis (arrenotóquica) se presenta en la familia Formicidae a la cual pertenece Camponotus atriceps, donde los machos son haploides n y se desarrollan de huevos no fertilizados, implicando que el macho tenga una similaridad genética mayor con la reina, pues no tendrá la información genética de un progenitor macho, en tanto que las hembras se desarrollan de huevos fertilizados, siendo diploides 2n, compartiendo su carga genética del zángano 50% y la reina 50% existiendo mayor parentesco entre obreras que con la reina o el zángano.

La agencia recuperó un mensaje de otro agente que usted deberá descifrar e interpretar escribiendo dentro del recuadro café, tenga en cuenta analizarlo

rigurosamente pues le brindará elementos para culminar con éxito la misión. ¡Confiamos en sus habilidades, agente!

1. 2. “Las hormigas macho no tienen un

3. padre y no pueden tener hijos, pero 4.sí tienen abuelos y pueden tener 5. nietos.” 6. 7.

Código descifrado: _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ ________________________

Recorte los elementos de la imagen 15 y en un octavo de cartulina arme con ellos un esquema que dé cuenta del sistema de haplodiploidía en las hormigas. Posteriormente construye un escrito que explique detalladamente el esquema construido. ¡Agente recuerde que debe usar todas las piezas de la imagen, no debe faltar ninguna! _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________

HEMBRA REINA (Madre)

MACHO ZANGANO (Padre)

CÉLULA SOMÁTICA 2n=40

CÉLULA SOMÁTICA n=20

HEMBRA OBRERA (Hija)

MACHO ZANGANO (Hijo)

20 GAMETO FEMENINO n=20

Meiosis

Partenogénesis

Fecundación

Imagen. 15 Elementos de la Haplodiploidia

GAMETO MASCULINO n=20

Mitosis

Agentes, para finalizar esta misión es importante reconocer que la estructura social de las hormigas es considerada como un superorganismo, es decir una colonia de hormigas opera de forma estrecha y armónica comportándose como un solo organismo. De esta forma, si se realizará un paralelo entre un organismo y el superorganismo: las células serían los miembros de la colonia, los órganos equivaldrían a las castas, las gónadas a las castas reproductivas y los órganos somáticos a las castas obreras. (Hölldobler, y Wilson 2009). Algunos ejemplos del comportamiento superorganismo son: la distribución de información basada en la emisión de feromonas y contactos físicos comparables a la organización del sistema nervioso, la distribución del alimento boca a boca (trofalaxia) mecanismo comparable a la transferencia de nutrientes por el flujo sanguíneo; la demografía adaptativa31 mecanismo comparable a la regeneración tisular en respuesta a un daño en los organismos multicelulares (López Y Ramón, 2010).

Agente M debe revisar detalladamente el siguiente video que contiene diferentes escenas sobre el comportamiento de superorganismo en las hormigas y hacer el registro correspondiente en su diario de campo. (registro 10)

Video. 3 Superorganismo32

31 formación de nuevos individuos en respuesta a las pérdidas ocasionadas por diversos factores (López Y Ramón, 2010). 32 Enlace del video: https://www.youtube.com/watch?v=y8sK3HyZr7w (Videos, autores)

Felicitación agente ha terminado la misión 0, 1 y 2, ahora su último trabajo es construir un reporte para sus superiores que dé cuenta de la misión general la cual consistía en: “copiar los códigos que les han permitido a las hormigas tener éxito como especie a lo largo del tiempo, teniendo en cuenta su interesante forma de organización social y tipo de reproducción que les han permitido colonizar y sobrevivir en diversos ambientes mediante estrategias colectiva” Con esta información la agencia podrá tener los códigos guías que se utilizaran para la migración hacia Alfa Centauri, ¡Gracias agente su dedicación y esfuerzo salvará la especie humana de extinción!

Agente en su última misión debe dar un reporte general a sus superiores, realizando un vídeo detallado sobre la reproducción de las hormigas y su relación con la forma de organización social, para ello es un requisito mostrar y explicar los recursos realizados en las actividades como: diario de campo, hormiguero, cariotipo, imágenes interactivas, esquema Haplodiploidía, entre otros, que le han permitido configurar la reproducción como elemento base la misión. ¡Agente recuerde que el éxito de la misión depende de la rigurosidad de su reporte!

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