Secuencias de lecciones para enseñar genética usando los recursos de HHMI BioInteractive

La genética y los patrones de herencia son temas clave a cubrir en un curso de biología. Solía tener dificultades para encontrar ejemplos para explicar estos temas en la clase, así como para encontrar actividades con las cuales mis alumnos practicaran estos conceptos. Inevitablemente, terminaba con el clásico ejemplo del guisante verde y amarillo o inventando mutaciones en un gen hipotético. Esto fue hasta que descubrí la gran variedad de actividades de herencia que BioInteractive tiene disponibles.

Enseño biología en diferentes grados en una escuela bilingüe privada en la Ciudad de México, así que voy a sugerir diferentes actividades para los distintos niveles y hacer algunas recomendaciones para adaptarlas a las clases en línea. Todas las secuencias de mis lecciones descritas aquí pueden ser usadas en un salón de clases virtual; las actividades que yo seleccioné están disponibles en versiones de Google Docs para facilitar su uso.

Cursos introductorios

En mi curso introductorio, cubro la herencia mendeliana en tres clases de 50 minutos cada una.

• Durante la primera clase, cuento una historia sobre Mendel (20-30 min). Explico cómo Mendel se convirtió en un monje, cómo su hermana le dio su dote para que pudiera terminar de estudiar, y lo devoto que él estaba por la ciencia. Uso esta historia para introducir algunos conceptos y términos clave como “rasgo”, ”característica”, “filial”, “dominante”, “recesivo”, y “codominante”. Mis alumnos crean un glosario de términos que continúan desarrollando a lo largo del semestre.

• Durante la segunda clase, vemos la película corta de BioInteractive Estalló el secreto: El misterioso origen del maíz y luego empezamos la actividad “La Hipótesis del Teosinte” en la que los estudiantes trabajan en equipos pequeños. Para lograr esto en tus clases en línea puedes crear secciones de grupos pequeños en Zoom u otras plataformas de videoconferencia. “La hipótesis del Teosinte” es una actividad diseñada para ayudar a los estudiantes a comprender cómo se heredan los genes y hacerlos trabajar con cuadros de Punnett, frecuencias, proporciones y genotipos.

• Durante la tercera clase, continuamos con la actividad “La hipótesis del teosinte”. Dependiendo de la cantidad de tiempo que tenga y el contenido que deba cubrir, hago las partes de la actividad que abarcan cuadrados de Punnett para cruces monohíbridos y dihíbridos de genes de teosinte y maíz, incluyendo el análisis de cómo esto proporciona evidencia de la ascendencia. Los alumnos se sorprenden por la mezcla de genes en las ilustraciones al momento de hacer los cruces. Sus preguntas suelen incluir si el maíz que comemos ahora es transgénico y si el teosinte es una planta que todavía existe. Este caso de estudio siempre los hace conectar con el tema porque comemos mucho maíz en nuestra dieta diaria. Como esta es una clase introductoria, no completamos la parte de la actividad que analiza tres genes debido a que puede ser abrumador para los estudiantes. Como actividad de cierre, algunos alumnos comparten los resultados mientras revisamos la actividad de forma grupal; esto funciona bien para las clases en línea.

Otra opción que también he usado con mis clases introductorias es la maravillosa actividad llamada “Genética mendeliana, pobabilidad, pedigrís y ji-cuadrada”. La intercambio con la actividad “La hipótesis del teosinte” cada semestre o entre los grupos dependiendo del nivel de compromiso que veo en mis estudiantes. Si los veo muy comprometidos, utilizo la actividad “Genética mendeliana” para ayudarlos a adentrarse en el contenido; si no, utilizo la actividad “La hipótesis del teosinte”, que es más concisa. La actividad “Genética mendeliana” utiliza un ejemplo de selección natural en humanos: la herencia de la anemia falciforme. Me encanta esta actividad porque introduce los conceptos de genética (por ejemplo, homocigoto vs heterocigoto, fenotipo, genotipo) mientras habla sobre una enfermedad genética real vinculándolo a la selección natural. Cuando utilizo esta actividad, sigo la misma secuencia de las clases descritas en la lista de arriba, pero en lugar de ver la película “Estalló el secreto”, vemos “Selección natural en humanos”. Luego hacemos la actividad “Genética mendeliana” hasta el apartado de pedigrí. Yo no uso la sección del ji-cuadrada en mi curso introductorio, pero ustedes podrían hacerlo para cursos avanzados de Biología porque utiliza estadísticas para analizar el patrón de herencia.

En mis cursos introductorios, también he utilizado “Genética molecular del color de pelaje en ratones de bolsillo” para cubrir el concepto de mutación a nivel básico. Esta es una gran actividad práctica para revisar los tipos de mutaciones y los potenciales efectos que podrían tener en una proteína. Para implementarla uso dos clases de 50 minutos cada una.

• Durante la primera clase, le pido a diferentes estudiantes que lean la introducción en voz alta, y hago preguntas aclaratorias sobre los tipos de mutaciones (deleción, inserción, cambio de sentido, silentes, etc.) presentadas. Después de esto, divido a los estudiantes en equipos de 5, asignando la tabla 1 de la actividad a la mitad de los equipos, y la tabla 2 a la otra mitad. Cada estudiante debe transcribir y traducir una secuencia, y después compartirla con el resto de los integrantes del equipo. Al finalizar, los estudiantes comparten los resultados en el pizarrón (o en una pizarra virtual si la clase se está impartiendo en línea).

• Durante la segunda clase, los estudiantes trabajan en pares por 30 minutos para responder las preguntas restantes de la actividad basándose en el trabajo hecho previamente con las tablas. Como cierre, compartimos algunas respuestas de forma grupal en los últimos 15 minutos de la clase.

Cursos Intermedios

Para biología de nivel intermedio, cuando necesito abordar el tema de mutaciones y pedigríes, uso la actividad “Pedigríes y la herencia de la intolerancia a la lactosa.”. Esta actividad aborda un gran ejemplo con el que los estudiantes se pueden sentir identificados. Aunque la mayoría de mis estudiantes conocen a alguien que es intolerante a la lactosa o ellos mismos lo son, se sorprenden al ver que por lo menos el 30% de las personas en la clase son intolerantes a la lactosa y más del 50% tienen padres o hermanos intolerantes a la lactosa. Esta actividad toma dos clases de 50 minutos cada una para completar lo siguiente:

• Durante la primera clase, le doy a los estudiantes un par de minutos para leer la introducción de forma individual. Después trabajamos juntos en el primer pedigrí presentado. Durante este ejercicio es importante hacer preguntas sobre lo que significa cada símbolo del pedigrí para que los alumnos sean capaces de distinguir entre los tipos de herencia (autosómica vs ligadas al sexo), determinar si un alelo es recesivo o dominante, y hacer predicciones sobre los patrones de herencia. Hacemos una revisión grupal para asegurar que cada estudiante pueda identificar cómo luce una buena representación de la herencia y para confirmar que no están confundiendo que los símbolos sombreados significan “tolerante” y que los símbolos en blanco significan “intolerante”.

• Durante la segunda clase, divido a los alumnos en grupos pequeños (o en sección de grupos pequeños en las clases en línea). Durante 25-30 minutos cada grupo analiza los pedigríes de las familias que se muestran en la actividad. Cuando terminan de trabajar en equipo, hago una revisión grupal pidiéndole a un miembro de cada equipo que comparta una de las respuestas.

Después de completar esta actividad, los estudiantes realmente comprenden la herencia de los genes autosómicos. Si deseas continuar con el tema de mutaciones, puedes completar el resto de la actividad, la cual pide a los estudiantes que identifiquen la mutación en cada individuo analizando las secuencias de ADN.

Cursos avanzados

Finalmente, para mis clases de biología avanzada, he usado la actividad “Mapeo genético de rasgos usando SNPs.” Yo lo hago en dos sesiones de 50 minutos cada una, con algunas secciones asignadas como tarea.

• Antes de la primera clase, pido a los estudiantes, como tarea previa, revisar el video científico  “Estudios genómicos en perros”. Noten que este video no está doblado al español pero los estudiantes pueden activar los subtítulos en español. Cuando empleo esta actividad en clases presenciales, imprimo y recorto las tarjetas que los estudiantes van a utilizar durante la segunda clase, preparando un juego de tarjetas para cada equipo de 3 a 4 estudiantes.

• Durante la primera clase, discutimos brevemente el contenido del video que los estudiantes revisaron como tarea. Luego leen individualmente las primeras páginas de la actividad y resumen el contenido en sus cuadernos. Mientras trabajan individualemnte pongo música para ayudarlos a concentrarse en su trabajo (durante cada clase, un equipo diferente tiene la oportunidad de seleccionar la música.) Después, en parejas, completan la Parte 1, que abarca una introducción sobre cómo las variantes genéticas determinan las diferencias en el pelaje del perro y verifican su comprensión del término “SNP.” Siempre hay un grupo de estudiantes que dice “awwww” cuando ven las ilustraciones de los perros. También he escuchado cosas como “¡El mío es como ese!” o “¡El perro de mi abuela se veía como ese!” mientras se involucran en el tema. Después, completan de forma individual la Parte 2, la cual habla sobre cómo trabaja el Estudio de Asociación del Genoma Completo (GWAS por sus siglas en inglés).

• Durante la segunda clase, trabajan en parejas usando nuevamente las tarjetas que preparé y completan la Parte 3 de la actividad. Esta parte incluye la construcción de gráficas y el análisis cuantitativo de los datos obtenidos mediante el análisis de los SNPs. Si quieres llevar a tus estudiantes más allá, puedes utilizar una tercera sesión para hacer la Parte 4 de la actividad, la cual involucra un análisis estadístico utilizando ji-cuadrada. 

A través de todas estas actividades, los estudiantes crean una conexión personal y se enganchan con conceptos abstractos de la biología tales como la genética, y su proceso de aprendizaje se vuelve más significativo que cuando solo se emplean los ejemplos clásicos de los guisantes y las flores. Ya sea ratones, maíz, enfermedades genéticas, o perros, siempre hay ejemplos científicos reales y de alta calidad en las actividades de BioInteractive con los cuales los estudiantes se pueden identificar.