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Progresión 0 Fundamentos de Biología Momento 1 Tiempo estimado: Las ciencias biológicas se encargan d...

Progresión 0 Fundamentos de Biología Momento 1 Tiempo estimado: Las ciencias biológicas se encargan del estudio de la vida para 5 horas. su mejor comprensión y uso ético del conocimiento en dife- rentes ámbitos de la sociedad. Meta de aprendizaje Contenido Central (CC). Diferenciar a los organismos unicelulares y multicelula- res, al igual que las estructuras y funciones que componen a la célula. § CT1. Identificar los patrones en estructuras, funciones y comportamientos de los seres vivos, que cambian de manera predecible a medida que avan- za el tiempo desde que nacen hasta que mueren. § CT5. Comprender que todos los seres vivos requieren de materia que trans- formarán en energía para realizar funciones específicas y necesarias para la vida. § CT6. Describir las funciones de las estructuras internas y externas que ayu- dan a los organismos a sobrevivir, crecer y reproducirse. Conceptos transversales (CT) § CT1. Patrones. § CT5. Flujos y ciclos de la materia y la energía. § CT6. Estructura y función. Prácticas de ciencia e ingeniería 1. Plantear preguntas y definir problemas. 7. Argumentar basándose en evidencias. 7  Organismos: Estructuras y Procesos Evaluación diagnóstica 1. ¿Cuál de estas áreas de la biología se enfo- B) La función de las células en procesos ca en el estudio de las relaciones entre los vitales. organismos y su entorno? C) Los patrones de herencia genética. A) Genómica. B) Ecología. 7. Un desarrollo biotecnológico que ha teni- do un gran impacto en la salud pública es: C) Fisiología. A) La optimización de rutas de transpor- 2. La ingeniería genética ha permitido el de- te. sarrollo de cultivos modificados para: B) La síntesis de hormonas humanas A) Aumentar su contenido nutricional. idénticas. B) Mejorar su apariencia estética. C) La mejora de sistemas de purificación de agua. C) Modificar su aroma. 8. La fotosíntesis es crucial para la vida en la 3. Durante la experimentación en el método Tierra porque: científico, ¿qué es crucial para validar una hipótesis? A) Proporciona oxígeno y alimento. A) Recopilación de anécdotas B) Regula la temperatura atmosférica. B) Observación detallada C) Estabiliza los ciclos geológicos. C) Repetición de experimentos 9. El método científico es esencial porque permite: 4. La bioinformática es esencial en la biolo- gía moderna por su capacidad para: A) El desarrollo de teorías sin base experi- mental. A) Analizar enormes conjuntos de datos genéticos. B) La construcción de un conocimiento objetivamente verificable. B) Predecir cambios climáticos. C) La validación de creencias personales. C) Estudiar la composición química de minerales. 10. La bioética en la biotecnología se enfoca en: 5. En medicina, la biotecnología ha sido cla- ve para: A) Maximizar los beneficios económicos de los descubrimientos científicos. A) La creación de redes de comunicación más eficientes. B) Asegurar el uso responsable de la tec- nología respetando la vida y la digni- B) El desarrollo de terapias génicas. dad. C) La invención de nuevos dispositivos C) Promover la competencia entre inves- electrónicos. tigadores. 6. La citología es importante para entender: A) Las interacciones entre diferentes es- pecies. 8  Progresión 0: Fundamentos de Biología Momento 2 Enganchar ¡Deteniendo la malaria! Mosquitos manipulados con CRISPR para salvar vidas La malaria es una infección causada por protozoos del género Plasmodium que causa millones de muertes en zonas tropicales y subtropicales, como en África. Los transmisores o vectores son las hembras de mosquitos Anopheles gambiae. Estos poseen un gen llamado doublesex (Agdsx) que controla la diferenciación entre machos y hembras. Se hizo un experimento específicamente a una parte de este gen con la tecnología CRISPR-Cas9, logrando interrumpir la formación del transcripto femenino (AgdsxF), dejando a las hembras estériles e intersexua- les, sin afectar a los machos. Se desarrolló un método llamado gene drive que se 1464180401 propagó rápidamente entre los mosquitos en cautiverio, llegando al 100% de la población en solo 7-11 generaciones y disminuyendo la producción de huevos, hasta colapsar la población por completo. Además, debido a la naturaleza del gen objetivo, no se desarrollaron variantes resistentes en los experimentos de laboratorio. Adaptado y traducido de: Kyrou, et. al (2018). A CRISPR–Cas9 gene drive targeting double- Figura 0.1. Los mosquitos Anopeheles son sex causes complete population suppression in caged Anopheles gambiae mosquitoes. transmisores del parásito Plasmodium que Nature Biotechnology, 36(11), 1062-1066. provoca malaria. a. ¿Qué conoces de la malaria o paludismo? b. ¿Sabes por qué solo las hembras de mosquito pican? c. ¿Qué te parece esta estrategia para erradicar enfermedades como la mala- ria? d. ¿A qué enfermedades se podría aplicar esta tecnología en tu comunidad? Explorar Indaga en fuentes confiables qué estudia la biología, cómo se divide y especializa su campo de estudio. Busca en las noticias locales problemáticas que consideres que pueden resolverse con ayuda de la biología. o Con esa información, elabora un mapa mental, dónde señales cómo la biolo- QR Video: Malaria: Mosquito hospedero | Video HHMI gía, a través de sus ramas, pueden ayudar a resolver alguna de esas problemá- BioInteractive ticas. https://www.youtube.com/ watch?v=mglSNB590G4 Explicar Biología: ciencia de la vida La biología es una disciplina que explora la vida en sus múltiples formas y manifesta- ciones; es fundamental para comprender el mundo que nos rodea y nuestra propia existencia. Se puede definir como la ciencia que estudia los seres vivos, desde las células más diminutas hasta los ecosistemas complejos, que hacen posible la vida en la Tierra. Se considera como ciencia debido a su enfoque riguroso y metodológico para inves- Figura 0.2. La biología tigar y comprender los procesos vitales; es decir, emplea el método científico, que estudia todas las formas de implica la observación, la formulación de hipótesis, la experimentación y la recopila- vida y sus interacciones con el ción de datos para validar o refutar las teorías propuestas. A través de este enfoque, ambiente. Por ejemplo, se puede la biología ha desentrañado los misterios de la genética, la evolución, la ecología, la estudiar las formas de vida de fisiología y muchas otras áreas fundamentales de la vida. organismos, como los coatíes. 9  Organismos: Estructuras y Procesos La importancia de la biología para la población humana es innegable. En primer lugar, proporciona un entendimiento básico de cómo funcionan nuestros propios cuerpos. Desde la anatomía y la fisiología hasta la bioquímica y la neurociencia, la biología nos brinda conocimientos vitales sobre nuestra salud y bienestar. Gracias a la investigación biológica, se han desarrollado tratamientos médicos, vacunas y terapias que salvan vidas y mejoran la calidad de vida de millones de personas en todo el mundo. La biología ayuda a comprender y abordar epidemias y pandemias, como la reciente crisis de COVID-19. Los avances en la biología ayudaron a desarrollar vacunas efecti- vas con nuevos métodos que entrenan al sistema inmunológico para combatir pa- tógenos específicos, que fue fundamental para prevenir enfermedades infecciosas y reducir su impacto en la salud pública. Además, la biología proporciona información crucial sobre la biología de los virus, su transmisión y las respuestas inmunológicas, informando así las decisiones de salud pública y ayudando a desarrollar estrategias efectivas de prevención y control de enfermedades, como el dengue. Por otro lado, la biología juega un papel crucial en la comprensión y preservación de nuestro entorno natural. La ecología, una rama fundamental de la biología, examina las interacciones entre los organismos y su entorno, lo que nos permite comprender los ecosistemas, los ciclos biogeoquímicos y los impactos de las actividades huma- nas en la biodiversidad y el clima. Esta comprensión es necesaria para abordar los actuales desafíos ambientales que enfrentamos, como el cambio climático, la pérdi- da de biodiversidad y la degradación de los ecosistemas. Esta ciencia tiene impacto en la salud humana y el medio ambiente, ya que también impulsa la innovación y el desarrollo tecnológico. La bioingeniería, la biotecnología y la bioinformática son solo algunas de las áreas en las que la biología se combina con la ingeniería y la informática para crear nuevas soluciones y productos, desde cultivos resistentes a enfermedades hasta terapias génicas y biocombustibles sostenibles. Ramas de la biología La biología es una disciplina amplia que abarca diversas ramas, cada una con su propio objeto de estudio y enfoque. Algunas de las principales ramas de la biología incluyen: Fisiología: investiga el funcionamiento de los organismos vivos y sus sistemas bioló- gicos, desde el nivel celular hasta el nivel de organismos completos. Examina cómo los diferentes órganos y tejidos trabajan juntos para mantener la homeostasis y res- ponder a cambios en el entorno. Anatomía: se centra en el estudio de la estructura de los organismos vivos y sus par- tes. Examina la disposición, forma, relaciones y funciones de los órganos y sistemas del cuerpo humano y de otros organismos. Puede subdividirse en diferentes áreas de estudio, como la anatomía humana, animal, comparada y patológica, y utiliza técnicas de observación, disección y visualización para explorar la complejidad de la organización biológica a nivel macroscópico. Biología celular: se centra en el estudio de la estructura y función de las células, así como en los procesos que ocurren dentro de ellas, como la división celular, la síntesis de proteínas y la regulación génica. Biología Molecular: se enfoca en el estudio de las biomoléculas, como el ADN, ARN y proteínas, así como en los procesos moleculares que regulan la expresión génica, la replicación del ADN y la síntesis de proteínas. Genética: se dedica al estudio de la herencia y la variabilidad genética en los orga- nismos. Examina la estructura y función de los genes, los mecanismos de transmi- sión de la información genética y su influencia en los rasgos y comportamientos de los organismos. 10  Progresión 0: Fundamentos de Biología Ecología: se centra en el estudio de las interacciones entre los organismos y su en- torno, incluyendo factores bióticos y abióticos. La ecología abarca desde la ecología de poblaciones y comunidades hasta la ecología de ecosistemas y la conservación de la biodiversidad. Taxonomía y sistemática: se ocupa de la clasificación y nomenclatura de los or- ganismos, mientras que la sistemática estudia las relaciones evolutivas entre ellos. Ambas ramas buscan organizar y comprender la diversidad de la vida. Biología Evolutiva: se centra en el estudio de los procesos evolutivos que han dado forma a la diversidad de la vida en la Tierra. Examina cómo las especies cambian a lo largo del tiempo y cómo surgen nuevas especies a partir de ancestros comunes. Biología del desarrollo: investiga los procesos que controlan el crecimiento, la dife- renciación y la morfogénesis de los organismos desde la fertilización hasta la madu- rez. Examina cómo se forman y organizan los tejidos y órganos durante el desarrollo embrionario y postembrionario. Etología: se enfoca en el estudio de los comportamientos de los organismos y los mecanismos biológicos subyacentes que los controlan. Examina cómo los factores genéticos y ambientales influyen en la conducta, desde la migración animal hasta la comunicación entre individuos. Biología de la conservación: se dedica a la protección y gestión de la biodiversidad y los ecosistemas en peligro de extinción. Examina los factores que amenazan la di- versidad biológica y desarrolla estrategias para su conservación y restauración. Bioquímica: se centra en el estudio de las reacciones químicas y procesos molecula- res que ocurren en los organismos vivos. Examina la estructura, función y síntesis de biomoléculas como proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos y lípidos, así como los mecanismos de regulación metabólica y la bioenergética celular. Histología: se orienta al estudio de la estructura microscópica de los tejidos bioló- gicos y su relación con la función. Examina la organización celular y extracelular de los tejidos, así como las características histológicas asociadas con diferentes tipos de células y órganos. Paleontología: se enfoca en el estudio de los organismos y formas de vida que exis- tieron en el pasado geológico de la Tierra, a través del análisis de fósiles y registros fósiles. Examina la evolución de la vida a lo largo del tiempo y las interacciones entre los organismos y su entorno paleoambiental. Biología marina: se dedica al estudio de los organismos y procesos biológicos que ocurren en los ecosistemas marinos y oceánicos. Examina la diversidad de la vida marina, los ecosistemas acuáticos y los impactos humanos en los océanos, como la contaminación y el cambio climático. Asimismo, la biología puede dividirse en ramas o subramas, de acuerdo con el tipo de organismos estudiados: Virología: aborda diversos aspectos de estos agentes infecciosos, los virus, incluyen- do su estructura, ciclo de vida, genética, patogenia, epidemiología, evolución y con- trol. Es fundamental para comprender y combatir enfermedades virales, desarrollar vacunas, terapias antivirales y estrategias de prevención y control de infecciones, tan- to en humanos como en otros organismos. Microbiología: se dedica al estudio de los microorganismos, incluyendo bacterias, virus, hongos, algas y protozoos, así como sus interacciones con otros organismos y el ambiente. Protozoología: se enfoca en el estudio de los protozoos, organismos unicelulares pertenecientes al reino Protista, abordando aspectos como su estructura, fisiología, ciclo de vida y diversidad. Micología: se centra en el estudio de los hongos, abarcando aspectos como su mor- fología, fisiología, ecología, clasificación, patogenicidad y aplicaciones biotecnológi- cas. 11  Organismos: Estructuras y Procesos Botánica: se dedica al estudio de los organismos vegetales, incluyendo su morfolo- gía, fisiología, clasificación, distribución, evolución y relaciones con el ambiente. Zoología: se orienta al estudio de los organismos animales, abarcando aspectos como su anatomía, fisiología, comportamiento, distribución geográfica y evolución. Ornitología: estudio de las aves. Ictiología: estudio de los peces. Herpetología: estudio de los reptiles y anfibios. Entomología: estudio de los insectos. Malacología: estudio de los moluscos. Elaborar Lee detenidamente las siguientes situaciones para que la relaciones una o varias ramas de biología. Anota la rama, objeto de estudio de la rama y da una explicación breve de cómo se relaciona: Situación Rama Objeto de estudio Explicación de la relación a. El desarrollo de vacunas ha permitido luchar contra mu- chas enfermedades, lo que ha permitido la disminución de las tasas de mortalidad. b. El combate de insectos dañi- nos y el uso de métodos agrí- colas modernos se vuelven de vital importancia para la agricultura. c. En el pasado sólo las mujeres eran consideradas estériles y responsables de no poder te- ner hijos. En la actualidad es bastante clara la correspon- sabilidad del hombre. d. Para mejorar la calidad del aire, fue necesario determi- nar los efectos de este tipo de contaminación sobre el ser humano, las plantas y los animales. e. Facilita que los sistemas de justicia atrapen a los delin- cuentes, ya que suelen dejar pruebas de su identidad en la escena del crimen: por ejem- plo, folículos pilosos, sangre o células de la piel. 12  Progresión 0: Fundamentos de Biología Explicar La biología y su relación con otras ciencias La biología se relaciona con una amplia variedad de disciplinas, ya que cada una de las cuales contribuye de manera significativa al entendimiento y avance del conoci- miento en el campo de la biología. A continuación, se explora cómo se relaciona la biología con algunas ciencias: Química: proporciona los principios fundamentales para comprender las molé- culas y procesos que sustentan la vida, como el metabolismo. La bioquímica, una disciplina interdisciplinaria entre la biología y la química, estudia la estructura, función y reacciones químicas de los componentes celulares y biomoleculares. Física: se relaciona con la biología en áreas como la biomecánica (estudio de los movimientos de los organismos vivos), la biofísica (estudio de las propiedades físi- cas de los sistemas biológicos) y la física de la radiación en aplicaciones médicas y biológicas. Matemáticas: Junto con la estadística conforma una herramienta fundamental para modelar y analizar datos biológicos, así como para la formulación y prueba de hipótesis en la investigación biológica, la genética de poblaciones, la ecología QR Sitio de internet: https:// y otras áreas. www.lifeder.com/ciencias- Historia: se relaciona con el desarrollo de ideas y teorías sobre la vida a lo largo auxiliares-biologia/ del tiempo, incluyendo la evolución de las teorías evolutivas, los avances en la mi- croscopía y la genética, y la influencia de la biología en la comprensión de la vida Ciencias auxiliares de la Biología. y el mundo natural. Ciencias sociales: se relaciona con áreas como la sociobiología, que explora las bases biológicas del comportamiento social en humanos y otras especies, y la antropología biológica, que estudia la evolución humana y la diversidad biológica en poblaciones humanas. Lógica y filosofía: examina los conceptos fundamentales y presupuestos de la biología, así como las implicaciones filosóficas de los descubrimientos biológicos. Ética: plantea cuestiones éticas relacionadas con la manipulación genética, la ex- perimentación con animales, la conservación de especies en peligro de extinción y otros temas controvertidos que requieren consideraciones éticas y morales. Informática: la bioinformática es un campo interdisciplinario que combina la biología y la informática para analizar y gestionar grandes conjuntos de datos bio- lógicos, como secuencias genéticas, estructuras de proteínas y redes metabólicas. Geografía: la biogeografía es una disciplina que combina la biología y la geogra- fía para estudiar la distribución de los organismos en el espacio y el tiempo, así como los factores geográficos que influyen en la diversidad biológica y la evolu- ción de las especies. Economía: la economía puede apoyar a la biología al proporcionar los recursos financieros, marcos políticos y herramientas analíticas necesarias para abordar desafíos ambientales y promover el desarrollo sostenible. Al mismo tiempo, la biología puede informar la toma de decisiones económicas al proporcionar evi- dencia científica sobre los beneficios y costos ambientales de diversas actividades humanas. Elaborar Trabajo en equipo: Lee detenidamente las siguientes situaciones para que la rela- cionen una o varias ciencias o disciplinas que pueden explicar la situación que el docente les asignará. Anoten las ciencias o disciplinas que podrían ayudar a explicar la situación, así como una explicación breve de cómo se relacionan las diferentes ciencias o disciplinas para explicar la situación. Apóyese en la información anterior y en la hoja de datos de cada situación que pueden descargar del QR: QR: Descargar hoja de datos. 13  Organismos: Estructuras y Procesos Ciencias o disciplinas que Explicación de la Situación pueden explicar la situación multidisciplinariedad 1. Restauración de poblaciones de especies en declive (p.e. el ajolote, Ambystoma mexicanum). 2. Control especies invasoras, (p.e. pez tilapia, Oreochromis spp.). 3. Desarrollo de cultivos resistentes a condiciones extre- mas (p.e. Maíz, Zea mays). 4. Control de plagas en cultivos (chinches depredadoras, género Orius). 5. Desarrollo de vacunas con técnicas moleculares (CO- VID-19, ARN mensajero). 6. Dilemas éticos de la clonación de especies vegetales con valor comercial (aguacate Hass, Persea americana). 7. Intensificación de fenómenos naturales (Huracán Otis, 2023, Acapulco). Enganchar Lee el siguiente texto y resuelve lo que se solicita: El moho es un tipo de hongo que provoca el La sorpresa de Fleming deterioro de los alimentos. En 1928, el laboratorio de un investigador escocés en Londres fue escenario de un ha- llazgo importante hasta el día de hoy. Alexander Fleming, al volver de unas vacaciones, se encontró con un fenómeno peculiar en una de sus placas de cultivo que no se habían limpiado, pues notó que en una que estaba contaminada por un moho, las bacterias pare- cían habían desaparecido en los alrededores. Intrigado por este patrón, decidió indagar más sobre la relación entre el moho y la ausencia de bacterias. Figura 0.3. Penicillium es un tipo de moho Sospechando que el moho podría estar secretando alguna sustancia con propiedades (hongo) que puede encontrarse en alimentos en descomposición. especiales, se dedicó a aislarlo y a preparar extractos puros para probar su efecto sobre diferentes cultivos bacterianos. Con meticulosidad, aplicó el extracto a diversas mues- tras, observando una y otra vez el mismo resultado: las bacterias morían al entrar en contacto con el extracto. Después de varias repeticiones, confirmó la presencia de un agente antibacteriano potente, al que llamó penicilina, capaz de atacar a las bacterias sin dañar al huésped humano. Este descubrimiento abrió la puerta a la era de los antibióticos, y desde entonces ha ayudado a salvar innumerables vidas. Aunque el camino desde su hallazgo inicial hasta la producción masiva de penicilina involucró a muchos otros científicos, el impacto de este descubrimiento en la medicina y en la sociedad en general es incalculable. Trabajen en grupos pequeños y lean el texto cuidadosamente. Anoten en qué parte del texto se reflejan los diferentes pasos del proceso científico que recuer- den. Luego, compartan con el resto de la clase sus hallazgos, explicando cómo cada parte del texto corresponde a un paso específico del método científico. 14  Progresión 0: Fundamentos de Biología Explorar Características de la ciencia La ciencia juega un papel fundamental en la sociedad humana, sirviendo como una herramienta esencial para comprender el mundo que nos rodea. A través de ella, he- mos podido descifrar los misterios de la naturaleza, desde el funcionamiento de nues- tro propio cuerpo hasta los principios que rigen el universo. Como parte de tu formación, es importante comprender las características esencia- les de la ciencia, que te ayudará en tu desarrollo crítico y analítico como ciudadanos informados y responsables. Estas características ayudan a robustecer a la ciencia y distinguirla de opiniones o del pensamiento cotidiano. Esto nos ofrece una base sóli- da para explorar lo desconocido, solucionar problemas complejos y mejorar nuestra interacción con el mundo, de una manera más organizada y fidedigna: Objetiva: La ciencia se fundamenta en la observación y experimentación ob- jetiva, lo que significa que las conclusiones científicas se basan en datos y evi- dencias concretas, no en creencias o intuiciones. Trata de asegurar que los pre- juicios personales o culturales no influyan en los resultados de la investigación, permitiendo un conocimiento más fiable y universal. Sistemática: La investigación científica se caracteriza por ser ordenada y metó- dica. Sigue procedimientos estandarizados que permiten la recolección, aná- lisis e interpretación de datos de manera coherente. Este enfoque sistemático facilita la replicabilidad de los estudios, un aspecto fundamental para la valida- ción y el avance del conocimiento científico. Racional: La ciencia emplea la lógica y el razonamiento en el proceso de in- dagación y conclusiones. Cada hipótesis y teoría se construye y evalúa a través de principios racionales, buscando explicaciones coherentes y basadas en la evidencia disponible. La racionalidad permite estructurar el conocimiento de manera lógica y comprensible. Verificable: Todo conocimiento científico debe poder ser verificado. Esto sig- nifica que los resultados de cualquier investigación deben ser susceptibles de ser replicados y confirmados por otros científicos. La verificabilidad asegura la fiabilidad de las conclusiones científicas y es fundamental para la acumulación de conocimiento. Falsable: Una característica esencial de las teorías científicas es que deben ser falsables, es decir, deben poder ser sometidas a pruebas que podrían demos- trar su falsedad. Esta cualidad permite que la ciencia avance, descartando hi- pótesis que no se sostienen ante nuevas evidencias y refinando continuamente nuestro entendimiento del mundo. Falible: La ciencia reconoce su propia falibilidad; ningún conocimiento es ab- soluto o final. Las teorías científicas están siempre sujetas a revisión y modifica- ción en función de nueva evidencia. Esta apertura al cambio es lo que permite el avance y la adaptación del conocimiento científico a lo largo del tiempo. Dinámica: La ciencia es una disciplina en constante evolución. Los descubri- mientos científicos pueden abrir nuevas áreas de investigación y modificar nuestra comprensión de conceptos ya establecidos. Esta dinámica de constan- te búsqueda y descubrimiento mantiene a la ciencia en la frontera del conoci- miento. Busca generalidades: Finalmente, la ciencia busca identificar patrones y prin- cipios generales que expliquen los fenómenos naturales de manera amplia y universal. Estas generalidades permiten aplicar el conocimiento científico en diferentes contextos y situaciones, ampliando su utilidad y relevancia. 15  Organismos: Estructuras y Procesos Importancia del Método Científico El método científico se basa en las características ya señaladas, por lo que es una secuencia sistemática de pasos que los científicos utilizan para adquirir, expandir y aplicar el conocimiento. Es la piedra angular de la investigación científica y juega un papel crucial en el avance de nuestra comprensión del mundo natural. Este método ha permitido realizar descubrimientos fundamentales en campos como la física, la química y la biología, y también ha sido esencial para el desarrollo de nuevas tecno- logías, medicamentos y soluciones a problemas ambientales y de salud. Para proporcionar una comprensión más profunda del método científico y cómo se aplica en el contexto de una investigación real, vamos a desglosar cada paso del proceso y vincularlo con el ejemplo histórico del descubrimiento de las vacunas por Edward Jenner, en 1796. 1. Observación: La observación es el primer paso y la piedra angular del método científico. Implica el uso de los sentidos o de instrumentos para recoger informa- ción sobre fenómenos o comportamientos naturales. Las observaciones deben ser precisas y, a menudo, plantean preguntas que conducen a una investigación más detallada. Edward Jenner observó que las lecheras que habían contraído la viruela va- cuna, una versión más leve de la enfermedad, y no parecían enfermarse de la mucho más peligrosa viruela humana. 2. Planteamiento de la pregunta: Después de realizar observaciones, el siguiente paso es formular una pregunta específica que la investigación buscará respon- der. Esta pregunta debe ser clara y enfocada, guiando el diseño del estu- dio. Jenner se preguntó si la infección por viruela vacuna podría conferir inmuni- dad contra la viruela humana. 3. Hipótesis: La hipótesis es una suposición educada, basada en las ob- servaciones y el conocimiento existente, que propone una explicación a la pregunta planteada. Debe ser específica, falsable y permitir pre- dicciones claras. Jenner hipotetizó que la inoculación con material de las pústulas de la viruela vacuna protegería a las personas de la infección por viruela humana. 4. Experimentación: Este paso implica diseñar y llevar a cabo experi- mentos controlados para probar la hipótesis. Los experimentos deben ser replicables y diseñados de tal manera que los resultados puedan atribuirse claramente a las variables que se están investigando. Jenner inoculó a James Phipps con material de las pústulas de la viruela vacuna y, después de un tiempo, expuso al niño a la viruela humana. Phipps no desarrolló la enfermedad, lo que sugiere que la hipótesis de Jenner era correcta. 5. Análisis de datos: Después de realizar los experimentos, los datos re- copilados se analizan para determinar si apoyan o refutan la hipótesis. Este análisis puede incluir el uso de estadísticas para evaluar la signifi- cancia de los resultados. Figura 0.4. El método científico permite a la personas investigar fenómenos naturales, Jenner observó y registró los resultados de su experimento, notando desarrollar teorías y mejorar nuestra que la inoculación previa con viruela vacuna parecía proteger contra comprensión del mundo que nos rodea. la viruela humana. 16  Progresión 0: Fundamentos de Biología 6. Conclusión: En base al análisis de los datos, se llega a una conclusión sobre si la hipótesis ha sido confirmada o refutada. Si los resultados son inconclusos o si surgen nuevas preguntas, se pueden plantear nuevas hipótesis y realizar más experimentos. Jenner concluyó que la inoculación con viruela vacuna ofrecía protección con- tra la viruela humana, validando su hipótesis inicial. 7. Comunicación de Resultados: El último paso es compartir los hallazgos con la comunidad científica a través de publicaciones, presentaciones en conferencias y otros medios. Esto permite que otros científicos revisen, critiquen y repliquen los estudios, una parte esencial del proceso científico. Jenner publicó sus descubrimientos en 1798 en un trabajo titulado “An Inquiry into the Causes and Effects of the Variolae Vaccinae”, que sentó las bases para el desarrollo de otras vacunas. Elaborar Analiza las siguientes afirmaciones y discútelas con tus compañeros para determinar si han sido científicamente demostradas (H, de hechos) o si corresponden a creen- cias (C), aseveraciones que no han sido probadas o han sido refutadas. Además, para las afirmaciones marcadas con H, indica brevemente qué evidencia científica respal- da la afirmación. Para las marcadas con C, explica por qué se consideran creencias o menciona la evidencia que las ha refutado. Afirmación HoC 1. Las plantas crecen más rápido al son de la música clásica. 2. Consumir alimentos con altos niveles de antioxidantes puede reducir el riesgo de enfermedades cardíacas. 3. El cambio climático es causado exclusivamente por ciclos naturales de la Tierra, y no tiene influencia humana. 4. Los seres humanos utilizan solo el 10% de su capacidad cerebral. 5. Las vacunas causan más daño que beneficio al sistema inmunitario de las personas. 6. La miel natural tiene propiedades antibacterianas que pueden ayudar a sanar heridas. 7. Beber dos litros de agua al día mejora significativamente la función cognitiva en adolescentes. 8. Los animales pueden predecir eventos naturales desastrosos, como terremotos, antes de que ocurran. 9. Exponerse a pantallas de dispositivos electrónicos antes de dormir puede alterar los patrones de sueño. 10. Los suplementos de vitaminas y minerales son necesarios para todas las personas para mantener una salud óptima. En tu libreta, anota una reflexión de por qué es importante utilizar el conocimiento científico en la vida cotidiana: Enganchar y explorar Biotecnología en nuestras vidas Existen productos que involucran a la biología en su desarrollo y que facilitan tu vida y de la sociedad en general. Lee las descripciones y clasifícalos según su forma de obtención: fermentación, procesos biotecnológicos, ingeniería genética, extracción de compuestos naturales, y síntesis química. O bien, elabora una línea de tiempo general, de un aproximado de cuándo se introdujeron estos productos (Antigüedad (hasta el siglo XVII), Siglo XVIII, Siglo XIX, Siglo XX, Siglo XXI). 17  Organismos: Estructuras y Procesos Pan: El proceso de fermentación que involucra levaduras, las cuales son hongos unicelulares, es esencial para la producción de pan, ya que permiten que la masa leude. Queso: Diferentes tipos de microorganismos y enzimas están involu- crados en la fermentación láctica que transforma la leche en queso. Medicamentos: Muchos medicamentos son desarrollados a partir de compuestos encontrados en plantas o microorganismos, o diseñados para interactuar con procesos biológicos específicos. Yogurt: Producido por fermentación de la leche con cultivos de bacte- rias específicas. Kimchi y kombucha: Obtención a través de la fermentación de vegeta- les y té, respectivamente. Cerveza y vino: La producción de estas bebidas alcohólicas se basa en Figura 0.5. El nixtamal es un producto fermentado, originado en los pueblos de la fermentación de la cebada y las uvas, respectivamente, por acción Mesoamériåca. Este proceso ayudó a de levaduras. potenciar los nutrientes y a conservar por Suplementos probióticos: Contienen cepas de bacterias beneficiosas mucho tiempo. que pueden ayudar a mejorar la salud del sistema digestivo. Productos de belleza y cosméticos: Muchos cosméticos utilizan ingre- dientes derivados de plantas o son diseñados para trabajar con la bio- logía de la piel y el cabello. Suplementos de vitaminas y minerales: Estos productos son desarrollados para complementar la dieta y están basados en el conocimiento de las necesidades biológicas humanas. Vacunas: El desarrollo de vacunas implica entender la biología de los patógenos y el sistema inmune humano para crear inmunidad específica. Insulina recombinante: utilizada para tratar la diabetes, es producida a través de la ingeniería genética en bacterias o levaduras. Antibióticos: Descubiertos a partir de organismos como los hongos, los antibió- ticos son sustancias que pueden detener el crecimiento de bacterias o matar- las directamente. Biodiesel: Combustible renovable que se produce a partir de recursos biológi- cos como aceites vegetales o grasas animales mediante un proceso químico. Enzimas para detergentes: Biología molecular es usada para desarrollar enzi- mas que se agregan a detergentes y ayudan a descomponer manchas difíciles a bajas temperaturas. Cultivos transgénicos: Plantas que han sido modificadas genéticamente para mejorar su rendimiento, resistencia a plagas o adaptabilidad a diferentes con- diciones ambientales. Terapias génicas: Tratamientos experimentales que involucran la inserción de genes en las células del paciente para tratar enfermedades. Explicar Bioética La biología se destaca en la actualidad como una disciplina esencial, profundamente interconectada con la tecnología, la sociedad y el ambiente. Esta integración subra- ya la importancia de la biología para enfrentar y resolver desafíos contemporáneos, en un contexto donde los impactos humanos sobre la naturaleza y sus procesos son significativos. Tiene una interconexión con la Tecnología, en la biotecnología, ofreciendo solucio- nes innovadoras para retos antiguos y nuevos. Desde curar enfermedades genéticas mediante la edición genética hasta desarrollar bioplásticos más amigables con el ambiente, la biotecnología demuestra el potencial de la biología para mejorar la vida en nuestro planeta. 18  Progresión 0: Fundamentos de Biología Lo que se busca es mejorar la calidad de vida a través del desarrollo de nuevos medi- camentos y terapias, y abordando desafíos globales como las pandemias. Es funda- mental para formar ciudadanos informados sobre temas críticos como la genética, la nutrición y la salud mental. La biología, través de sus ramas como la ecología y la conservación biológica hacen frente a los impactos humanos sobre el ambiente, proporcionando herramientas necesarias para entender los equilibrios ecológicos y diseñar estrategias de coexis- tencia sostenible. Se buscan soluciones a problemas como la pérdida de biodiversi- dad y el cambio climático. Por otro lado, la bioética gana relevancia ante las modificaciones humanas sobre la naturaleza, enfrentando preguntas éticas sobre nuestra responsabilidad hacia otras especies y futuras generaciones. Nos incita a reflexionar sobre nuestro papel en el mundo, buscando un balance entre el progreso científico y el respeto por la vida. Se aplica en campos variados: Medicina: Promoviendo prácticas éticas en el tratamiento y la investigación y experimentación con humanos y el uso responsable de animales. Genética: Orientando el uso responsable de tecnologías y la información gené- tica. Biotecnología: Analizando impactos éticos de nuevos productos y procesos. Conservación Ambiental: Fomentando la protección de ecosistemas y espe- cies. Agricultura: Dirigiendo el desarrollo de organismos genéticamente modifica- dos. Los debates actuales se centran en temas críticos como la eutanasia, la clonación humana, la edición genética con CRISPR y las desigualdades en el acceso a la salud. Además, la bioética enfrenta desafíos futuros relacionados con la nanotecnología, la bioseguridad y los derechos de los animales. De manera especial, la bioética juega un papel fundamental en guiar el uso respon- sable de los avances en biología y medicina, asegurando que se respeten los princi- pios de justicia, equidad y respeto por la vida. A continuación, se presentan ejemplos de cómo se puede aplicar la bioética para abordar diferentes cuestiones: Principios fundamentales de la Bioética Los pilares sobre los que se asienta la bioética incluyen la autonomía, que valora la capacidad de las personas para tomar decisiones informadas; la no maleficencia, Maximización de la salud que subraya la obligación de no causar daño; la beneficencia, que impulsa a pro- No mover el bienestar de los demás; y la justicia, que busca una distribución equitativa maleficencia Beneficencia de recursos y cargas. Principios de bioética Respeto Acciones y Marco Regulatorio Proporcionalidad a la autonomía Protección de datos genéticos mediante normativas que previenen su uso indebido. Justicia Eficiencia Regulación de la clonación y edición genética para limitar su aplicación a fines terapéuticos, evitando prácticas éticamente cuestionables. Aseguramiento del acceso justo a tratamientos innovadores, promoviendo Figura 0.4. Principios de la políticas que faciliten la distribución equitativa de los avances médicos. bioética. Promoción del uso ético de animales en investigación, estableciendo direc- trices que minimicen su sufrimiento. Fomento de la conservación ambiental y biodiversidad, aplicando principios bioéticos en proyectos que impactan el medio ambiente. 19  Organismos: Estructuras y Procesos Orientación en el manejo de pandemias y crisis sanitarias, para que las me- didas adoptadas sean justas y consideren los derechos individuales. Prevención de la explotación de hallazgos en biología, mediante leyes que aseguren un avance del conocimiento beneficioso para la humanidad. Implementación del etiquetado obligatorio de alimentos transgénicos, respetan- do el derecho de los consumidores a la información. Organismos como el Consejo de Ética y marcos como la Declaración de Helsinki supervisan y establecen principios éticos para la investigación médica, asegurando que las prácticas en biología y medicina se alineen con los valores fundamentales de la bioética. Este enfoque integrador y ético es crucial para navegar los comple- jos desafíos que plantea el rápido avance científico y tecnológico, garantizando que QR Sitio de internet: https:// contribuya de manera positiva al bienestar humano y al medio ambiente. www.wma.net/es/policies-post/ declaracion-de-helsinki-de-la- Elaborar amm-principios-eticos-para-las- investigaciones-medicas-en-seres- Lee la noticia sobre modificación genética en bebés humanos “China condena a tres humanos/ años de cárcel al polémico científico que realizó la primera modificación genética Declaración de Helsinki. de bebés”. En el año 2019, el caso de He Jiankui se convirtió en un hito controvertido en la his- toria de la ciencia y la bioética. He Jiankui, un científico chino, cruzó un umbral ético y legal al anunciar que había creado los primeros bebés genéticamente modificados. El experimento, que buscaba conferir resistencia al VIH mediante la modificación del gen CCR5 en embriones humanos, generó un amplio debate sobre los límites de la intervención genética. En noviembre de 2018, el mundo se enteró del nacimiento de las gemelas Lula y Nana, las primeras en ser sometidas a este tipo de modificación genética, lo que He Jiankui reveló a través de un video. Esta noticia fue seguida por la revelación de un tercer bebé genéticamente modificado, aumentando las preocupaciones éticas y científicas. El gobierno chino actuó rápidamente ante la noticia. He Jiankui fue sometido a una investigación policial y su trabajo de investigación fue suspendido. En diciembre de 2019, un tribunal de Shenzhen lo condenó a tres años de prisión y le impuso una multa de tres millones de yuanes, alegando que el científico había buscado “fama y fortuna” y había “interrumpido el orden médico”. Dos colaboradores, Zhang Renli y Qin Jinzhou, también recibieron sentencias menores por su participación en los experimentos. Figura 0.6. Manipulación genética. La técnica utilizada por He Jiankui, CRISPR-Cas9, es una herramienta poderosa que permite editar el ADN con una precisión sin precedentes. Para su experimento, reclutó a siete parejas en las que los hombres eran portadores del VIH y las mujeres no. El objetivo era crear embriones resistentes al VIH mediante la modificación del gen CCR5, conocido por ser un punto de entrada del virus en las células humanas. Sin embargo, la intervención de He Jiankui no solo fue pre- matura desde el punto de vista técnico y científico, sino que también careció de la supervisión ética necesaria, lo que llevó a la falsificación de documentos para evadir las revisiones éticas obligatorias. La comunidad científica internacional y las autoridades chinas condenaron los actos de He Jiankui. La Academia de Ciencias de China emitió una declaración oponiéndose firmemente a la modificación genética en humanos, citando problemas técnicos no resueltos, riesgos imprevistos y la violación del consenso científico internacional. Una investigación posterior sugirió que la modificación genética podría haber acortado significativamente la esperanza de vida de los bebés, en lugar de protegerlos contra el VIH. QR Video Bebés CRISPR: https://youtu.be/ Adaptado de artículo de la BBC: https://www.bbc.com/mundo/noticias-50948086#:~:text=El%20experimento% CzNwV5WEx44 20realizado%20por%20He,a%20tres%20a%C3%B1os%20de%20prisi%C3%B3n. 1. Análisis individual: Una vez revisados los materiales sugeridos, contesta en tu libreta: ¿Qué es la edición genética y qué conoces de ella? 20  Progresión 0: Fundamentos de Biología ¿Qué principios bioéticos se ven afectados en este caso? ¿Es correcto modificar los genes de los bebés para prevenir enfermedades? ¿Por qué sí o por qué no? ¿Crees que los beneficios de hacer a alguien resistente a una enfermedad como el VIH superan los riesgos desconocidos de cambiar su ADN? Explica tu opinión. ¿Cómo podemos asegurarnos de que se respeten los derechos de las perso- nas que aún no han nacido cuando se toman decisiones sobre su ADN? ¿Qué consecuencias podrían tener las modificaciones genéticas para las futu- ras generaciones? ¿Deberíamos preocuparnos por esto? ¿Qué tipo de reglas crees que deberían existir para controlar la edición gené- tica en humanos? ¿Puedes pensar en algún otro momento en la historia donde la ciencia avan- zó más rápido que nuestra comprensión de sus implicaciones éticas? ¿Qué podemos aprender de esos casos? Si un bebé ha sido modificado genéticamente, ¿qué derechos especiales crees que deberían tener? ¿Por qué es importante que las personas entiendan y discutan sobre la edi- ción genética? ¿Cómo podemos fomentar este debate? 2. Debate en clase: Formen equipos de 4 a 5 estudiantes. Compartan sus respues- tas a las preguntas individuales y discutan las diferentes perspectivas. Además, consideren los siguientes puntos durante el debate: ¿Es ético modificar genéticamente a bebés humanos? ¿Quién debería tener acceso a esta tecnología? ¿Cuáles son los riesgos de crear una “clase superior” de humanos genética- mente modificados? ¿Qué medidas se deberían tomar para regular la edición genética en huma- nos? ¿Qué papel juega la sociedad en la toma de decisiones sobre este tipo de tecnologías? Equipos a favor y en contra sobre la ética de la edición genética en humanos. A favor: Algunos consideran que es una herramienta poderosa para combatir enfer- medades hereditarias y mejorar la salud humana. Permite corregir errores genéticos que causan enfermedades graves como la fibrosis quística o la distrofia muscular. Podría erradicar enfermedades transmitidas de generación en generación como la hemofilia o la talasemia. En contra: Otros advierten sobre los riesgos de crear “bebés de diseño” y generar des- igualdades sociales. La edición genética podría usarse para crear humanos con características físi- cas o intelectuales específicas, lo que podría llevar a la discriminación. Existe el riesgo de que las modificaciones genéticas tengan efectos secunda- rios no deseados que se transmitan a las generaciones futuras. 3. Reflexión final: Cada estudiante debe escribir una breve reflexión individual sobre lo aprendido en la actividad, la cual debe incluir: Su opinión sobre la edición genética en be- bés, usando argumentos que sustenten sus ideas, así como dudas que aún les quedan sobre este tema. Rol del docente: Guía: El docente debe guiar a los estudiantes durante la actividad, proporcionando información adicional cuando sea necesario y facilitando el debate en clase. Moderador: El docente debe actuar como moderador durante el debate, asegu- rándose de que todos los estudiantes tengan la oportunidad de participar y que se respeten las diferentes opiniones. Facilitador: El docente debe facilitar la reflexión final, animando a los estudiantes a pensar críticamente sobre el tema y a expresar sus ideas de forma clara y argumentada. 21  Organismos: Estructuras y Procesos Momento 3 Evaluar Actividad: “Simposio Virtual de Innovaciones Biotecnológicas” Objetivo: Integrar y aplicar de manera colaborativa los conocimientos adquiridos en biología, mediante la creación y presentación de proyectos de investigación (ya hechos) que resalten la importancia de la biología como ciencia, su relación con otras disciplinas, el método científico, y el impacto de los avances biotecnológicos en la sociedad, considerando aspectos éticos. Esta actividad promueve el aprendizaje activo y significativo, alentando a los estudiantes a convertirse en investi- gadores y comunicadores eficaces, capaces de analizar críticamente los desarrollos en el campo de la biotecnolo- gía y sus implicaciones éticas y sociales. Descripción de la Actividad: En pequeños equipos, los estudiantes desarrollarán un proyecto de investigación sobre una innovación biotecno- lógica específica. Este proyecto culminará con la presentación de sus hallazgos y conclusiones en un “Simposio Virtual”, aprovechando las herramientas tecnológicas para exponer y discutir sus trabajos. Fases de la Actividad: 1. Formación de Equipos y Selección de Temas: Los estudiantes se dividirán en equipos pequeños. Cada equi- po seleccionará un tema de investigación dentro de las áreas de la biotecnología, como genética, bioquímica, biología molecular, biotecnología agrícola, medicina, etc. 2. Investigación: Los equipos investigarán su tema utilizando fuentes confiables, enfocándose en cómo se aplica el método científico en el desarrollo y aplicación de la tecnología seleccionada. Deberán analizar las interrela- ciones con otras ciencias, los beneficios, las desventajas, y las cuestiones bioéticas asociadas. 3. Desarrollo del Proyecto: Utilizando herramientas digitales, cada equipo creará una presentación que incluya: Título, nombre y grupo de integrantes. Introducción al tema y su importancia. Descripción de cómo se aplica el método científico en su tema. Análisis de la interrelación con otras ciencias. Discusión sobre los avances tecnológicos relacionados, sus aplicaciones, beneficios y desventajas. Reflexión sobre las implicaciones bioéticas. 4. Simposio Virtual: Los equipos presentarán sus proyectos en un evento virtual organizado por el docente. Podrán usar herramientas como presentaciones en PowerPoint, videos, infografías, o plataformas de presenta- ción interactiva. Después de cada presentación, se permitirá un tiempo para preguntas y discusiones, fomen- tando el diálogo y el análisis crítico. 5. Evaluación y Reflexión: Tras las presentaciones, se realizará una sesión de reflexión colectiva sobre los apren- dizajes clave, la importancia de la biotecnología en la sociedad contemporánea y el papel fundamental de la bioética en la ciencia y la tecnología. Criterios de Evaluación: Profundidad y amplitud de la investigación. Claridad y coherencia en la aplicación del método científico. Creatividad y eficacia en el uso de tecnología para la presentación. Capacidad de análisis crítico y reflexión sobre aspectos bioéticos. Calidad de la interacción durante la sesión de preguntas y respuestas. Materiales Sugeridos: Acceso a internet y bases de datos para investigación. Software de presentación (por ejemplo, PowerPoint, Prezi, Google Slides). Herramientas de comunicación virtual para el simposio (por ejemplo, Zoom, Google Meet). **La actividad puede solicitarse desde el inicio de la progresión para que los estudiantes cuenten con tiempo de- dicado a la investigación, preparación del proyecto, y el evento del simposio. Prácticas de Laboratorio La práctica de laboratorio propuesta es: PL1. Conocimiento, cuidado y uso del microscopio óptico compuesto. 22