Durante mi año de formación como profesor, impartí una lección que fue realmente buena. Generó un debate muy interesante en una clase normalmente callada y poco participativa. La mayor parte se centró en la cuestión de la herencia y en si determinadas características, como la altura, la presencia de pecas, el color de los ojos, etc., eran el resultado de la herencia genética o ambiental. Ahora miro atrás con pesar.
Parece tan intuitivo para todo el mundo (probablemente la razón de mi exitosa lección); los que viven en China aprenden a hablar chino, pero si hubieran nacido en España hablarían español. Por otra parte, yo me parezco bastante a mi padre, y al fin y al cabo todos nacemos con aspecto humano y cuatro extremidades. Parece haber una división entre los efectos de los genes y el medio ambiente, pero, por supuesto, se rompe con los ejemplos de clase de cómo tanto la genética como el estilo de vida afectan causalmente a tu altura o a tu color de piel.
Pero analicemos este punto con más detalle. Intuitivamente, parece haber dos entidades que afectan al fenotipo de un organismo. Al llevar a clase la idea de que estas dos entidades, la genética y el medio ambiente, nos imponen su influencia, inculcamos aún más una dicotomía. Cuando luego consideramos ejemplos en los que ambos desempeñan un papel para modificar los fenotipos, la dicotomía se afianza aún más. De ahí el título del libro de Evelyn Fox Keller (2010) The Mirage of a Space between Nature and Nurture (El espejismo de un espacio entre naturaleza y crianza).
El debate naturaleza versus crianza es un viejo paradigma que se perpetúa en la cultura popular. Es necesario abordar estas brechas entre la biología teórica y la sociedad; los nuevos modelos deben impregnar las aulas de secundaria (Moore, 2013).
Pero no se trata solo de cambiar las perspectivas de los fenómenos biológicos, las ideas sobre la herencia salpican inevitablemente a la sociedad y al mundo social. Y así, ¿qué ocurre cuando los alumnos han de recibir el mensaje de que puede ser genética o ambiental, o ambas cosas? ¿Cómo se aplica esa idea a la composición corporal, la inteligencia o incluso la raza o el sexo? Aquí existe el peligro, al igual que con la genética mendeliana, de que podamos inculcar inadvertidamente un determinismo genético (erróneo): tus genes son lo que eres.
Entonces, ¿cuáles son los nuevos modelos y qué cambios podríamos ver en el plan de estudios de biología?
Cómo surge el fenotipo
Aunque varias personas han mencionado la naturaleza y la crianza, el primero en delimitar los términos de forma excluyente fue Francis Galton, primo de Charles Darwin, famoso por su papel fundador de las ideas de la eugenesia (Keller, 2010). Galton marcó la pauta durante muchos años y dio forma al debate que ha continuado a lo largo del siglo XX.
El problema es que, con nuestra comprensión actual de la expresión génica, la idea de que la genética aporte algo sin la contribución del entorno no tiene sentido. Como dice Keller (2010)
«Plantear el debate como un esfuerzo por determinar "qué parte de nuestro comportamiento está determinada por nuestros genes frente a los entornos en los que crecemos o vivimos" plantea una pregunta que no solo no tiene respuesta, sino que... carece de sentido».
No tiene sentido porque los genes no pueden existir sin un entorno. La expresión genética se desencadena a través de señales del entorno (ya sea intra o extracelular). Un organismo no puede desarrollarse sin la información adecuada que desencadene la secuencia correcta de expresión génica. Un gen sin entorno no es más que una molécula. Sólo se convierte en gen en el contexto adecuado:
«... un gen requiere que la secuencia esté integrada en un complejo celular que no sólo lea, traduzca e interprete esa secuencia, sino que también la defina, dándole su propio significado».
Por tanto, no cabe preguntarse cuánto de una característica se debe a la genética. La siguiente analogía de Ned Hall nos muestra por qué (de Keller 2010, y anotación añadida en Moore & Shenk, 2016):
Así, la información fluye desde el entorno y el equipo celular reacciona ante ella para regular la expresión génica. Y a pesar de acontecimientos como el Proyecto Genoma Humano, todavía no hemos aprendido mucho sobre lo que hacen los genes, porque es sencillamente muy complicado.
Tenemos nuestros célebres ejemplos que aparecen en los planes de estudios comunes de biología, como las mutaciones que dan lugar a la anemia falciforme, la fenilcetonuria o la fibrosis quística, pero en realidad éstos sólo nos dicen cómo una diferencia observada en el fenotipo se correlaciona con unas pocas mutaciones específicas.
La presencia o no, la diferencia entre individuos, no nos dice nada sobre lo que causa la diferencia en el fenotipo. Para entender la causa de la enfermedad se requiere un análisis bioquímico, no necesariamente un análisis genético (Keller, 2010). Y aún así, en la mayoría de los casos esto nos dice poco del papel del gen en el estado «normal».
Es más, estos célebres ejemplos son excepcionales; son los simples. La relación entre los productos génicos y el fenotipo es tan intrincada que «el efecto de cambiar una variable que se sabe que es causalmente importante para la producción del producto fenotípico final puede ser (de hecho, a menudo lo es) reducido o borrado por un sistema de amortiguación incorporado a las redes dinámicas que median entre el genotipo y el fenotipo» (Keller, 2010). (Keller, 2010).
En su artículo titulado The Heredity Fallacy (La falacia de la herencia), Moore y Shenk (2016) ofrecen una analogía útil para entender por qué las diferencias en el fenotipo no pueden explicarse por las diferencias en los genes:
«Un invierno, en un barrio concreto, se produce una oleada de incendios domésticos. La ciudad, decidida a solucionar el problema, se propone determinar la causa de los incendios. Reúnen todos los datos que pueden sobre todas las casas de este barrio asolado por el fuego, incluidas las que sufrieron incendios y las que no. Descubren que el 100% de la variación de incendios en el grupo es atribuible a la presencia o no de calefactores en las distintas viviendas».
Pero esta diferencia no explica la causa, porque «resulta que todas las casas de este barrio en concreto estaban construidas con madera altamente combustible y pintadas con pintura altamente inflamable».
Y justo antes de pasar a considerar lo que esto significa para el plan de estudios de biología, me gustaría dejar otra joya del libro de Keller (2010):
«El ADN no hace nada. No crea un rasgo; ni siquiera codifica un programa para el desarrollo. Más bien es más exacto pensar en el ADN como un recurso permanente al que una célula puede recurrir para la supervivencia y la reproducción, un recurso que puede desplegar de muchas maneras, un recurso tan rico que permite a la célula responder a su entorno cambiante con inmensa sutileza y variedad. Como recurso, el ADN es indispensable; incluso puede decirse que es un recurso primario. Pero el ADN de una célula está siempre y necesariamente inmerso en un sistema inmensamente complejo y enmarañado de recursos que interactúan y que son, colectivamente, los que dan lugar al desarrollo de los rasgos».
¿Qué significa esto para el plan de estudios de biología?
En última instancia, Keller cree que la perpetuación de la idea de la dicotomía y su lenguaje asociado es el resultado de las primeras definiciones clásicas de gen, según las cuales un gen codifica un rasgo, que siguen impregnando la sociedad.
Burian & Kampourakis (2013) argumentan que la definición actual de un gen se ha vuelto tan complicada y esquiva a la claridad que probablemente sea mejor evitarla por completo y utilizar el término más inclusivo material genético, que también evita perpetuar el mito de una asociación directa entre genes y fenotipos. Dicen que:
«Se podría entonces basar el debate en la evolución del material genético, la interacción entre el material genético y su contexto intracelular o extracelular, y la expresión del material genético para producir ARN, proteínas u otras moléculas...».
Pero más que un cambio de lenguaje creo que debería haber un cambio en la estructura curricular. Actualmente percibo que es habitual que temas enteros de biología de primer ciclo de secundaria se llamen Variación. En los que a menudo encontramos una lección, al menos, sobre la herencia y la contribución al fenotipo por parte de la genética y/o el medio ambiente.
Tal vez haya llegado el momento de cambiar el enfoque. En lugar de las contribuciones a la variación, la perspectiva podría cambiar hacia la plasticidad del desarrollo y cómo el flujo de información entre el entorno y el material genético puede dar lugar a una multitud de fenotipos variables.
Se trata de cambiar la propia pregunta para que se aleje de la causalidad, de la falsa dicotomía, y se dirija hacia:
¿Qué rasgos son más o menos maleables que otros? y,
¿Hasta qué punto del desarrollo siguen siendo plásticas determinadas características? (Keller 2010).
Este nuevo enfoque presenta una serie de ventajas, más allá de las limitaciones de lo que la ciencia puede y no puede responder, y entre ellas se encuentra la de evitar inculcar el determinismo genético.
Incluir la plasticidad fenotípica en el plan de estudios
Disponer de algunos ejemplos sencillos sobre la plasticidad de los organismos puede mejorar no solo la comprensión de los estudiantes sobre el fenotipo, sino también sobre la evolución (Kampourakis & Stasinakis, 2018). También aleja el enfoque del razonamiento biológico de una narrativa centrada en los genes y lo acerca a algo más dinámico y complejo.
Kampourakis & Stasinakis (2018) argumentan que si los estudiantes pueden ver cómo el cambio puede ocurrir durante la vida de un organismo (tiempo de desarrollo), pueden ser más propensos a apreciar cómo el cambio puede ocurrir a lo largo de las generaciones (tiempo evolutivo) en los linajes de población.
Imagen adaptado de Kampourakis & Stasinakis (2018)
Kampourakis & Staskinakis (2018) recomiendan que los estudiantes no tienen que aprender sobre biología del desarrollo en sí, sino algunos ejemplos concretos para mostrar y promover la comprensión de (entre otros):
El desarrollo (el crecimiento y las transformaciones que se producen durante los ciclos vitales)
Robustez del desarrollo (capacidad de convertirse en la forma adulta de una especie independientemente del entorno, como tener cuatro extremidades en los humanos).
Plasticidad del desarrollo (capacidad de los organismos de mostrar variaciones fenotípicas en función del entorno local).
Sugieren que los dos primeros puntos se introduzcan antes que la plasticidad del desarrollo. Esto tiene sentido y está en concordancia con los recursos de Best Evidence Science Teaching, en el sentido de que en primer lugar debe explorarse el concepto de especie, para que los alumnos no se confundan sobre la igualdad de morfología observada en los linajes monofiléticos.
Termino esta entrada con unos ejemplos productivos que pueden utilizarse en el primer ciclo de secundaria:
Uno de los ejemplos más fáciles que pueden servir como punto de discusión es cultivar clones de plantas en condiciones diferentes, como la calidad del suelo o las condiciones de iluminación. Esto puede servir como práctica de un sencillo experimento mental y actuar como trampolín para debatir sobre los animales.
En cuanto al comportamiento animal, uno de los ejemplos más famosos y que nunca deja de suscitar interés es el efecto de la cantidad de acicalamiento que recibe una cría de ratón y sus consecuencias en el comportamiento de la cría cuando es adulta. Los que reciben más atención muestran más tendencia a ser tranquilos y menos nerviosos, y también a criar a sus propias crías de forma similar.
Sin embargo, algunas de las discusiones más fructíferas que he tenido han sido en el segundo ciclo de secundaria, cuando hemos hablado de las aneuploidías cromosómicas sexuales. Simplemente pidiendo a los alumnos que predigan el fenotipo de, digamos, un individuo con XYY, o XXY, se revelan muchos alumnos que ven los organismos como determinados genéticamente. Muchas veces predicen que los individuos producirán ambos sistemas reproductivos uno al lado del otro. Otro ejemplo productivo que he discutido con los estudiantes es un individuo que es XY pero cuyos testículos no descienden y se deforman dentro del abdomen, de manera que sus características sexuales primarias no se desarrollan de forma típica.
Sigo buscando buenos ejemplos para comentar con los alumnos, así que si conoces alguno. Ponte en contacto. A ver si, como espera Keller, la cuestión de la naturaleza frente a la crianza se desvanece. Si te ha gustado esta entrada del blog, échale un vistazo a mi libro. Descarga el capítulo 1 aquí—Edición española—English Edition—o lee mis otros posts. Tengo otro post sobre la resolución de problemas que se puede encontrar aquí.
Christian Moore-Anderson (sobre mí)
@CMooreAnderson (Blue Sky)
@CMooreAnderson (X)
References
Burian, R., Kampourakis, K., 2013. Against “Genes For”: Could an Inclusive Concept of Genetic Material Effectively Replace Gene Concepts? In K. Kampourakis, ed. The philosophy of biology. London: Springer, pp.597-628.
Kampourakis, K., Stasinakis, P, K., 2018. Development. In K. Kampourakis & M. Reiss, ed. Teaching biology in schools: Global research, issues, and trends. London: Routledge, pp.99-110.
Keller, E.F., 2010. The mirage of a space between nature and nurture. Durham: Duke University Press.
Moore, D., 2013. Current thinking about nature and nurture. In K. Kampourakis, ed. The philosophy of biology. London: Springer, pp.629-652.
Moore, D., Shenk, D., 2016. The heritability fallacy. Wiley interdisciplinary reviews. Cognitive science.