Selección Natural: Siguiendo el Cambio en los Rasgos

Tiempo estimado: 45-60 minutos Materiales: Computadora o tableta con acceso a internet, calculadora o hoja de cálculo.

Parte 1: Participar (Fenómeno de Anclaje)

Antes de la Revolución Industrial en Inglaterra, la mayoría de las polillas del abedul eran de color claro con manchas oscuras, lo que las camuflaba en los árboles cubiertos de líquenes. Después de que las fábricas comenzaron a cubrir los árboles con hollín y oscurecer la corteza, la población de polillas cambió a ser mayoritariamente de color oscuro. ¿Por qué cambió la población?

1. Observaciones y Preguntas:

• ¿Por qué la población de polillas del abedul pasó de ser mayoritariamente clara a mayoritariamente oscura durante la Revolución Industrial?
• Si el ambiente (los árboles) cambió drásticamente, ¿qué determina qué individuos sobreviven y se reproducen?
• Genera al menos dos preguntas de “necesito saber” sobre cómo cambian los rasgos en una población a lo largo del tiempo.

Parte 2: Explorar (Investigación con la Simulación)

Abre la simulación Selección Natural. La simulación incluye un control deslizante de color de fondo, un control deslizante de tasa de mutación, un control deslizante de nivel de depredación, controles de reproducción/pausa/siguiente generación, un gráfico de color promedio de la población y una tabla de datos.

2. Recolección de Datos:

Parte A: Línea Base — Ambiente Claro

• Establece el Color de Fondo al 10% (muy claro/mayormente blanco)
• Establece la Tasa de Mutación al 0% (sin nuevas mutaciones)
• Establece el Nivel de Depredación al 70% (depredación alta)
• Haz clic en Reproducir. Deja que la simulación se ejecute durante 20 generaciones
• Registra el Color Promedio de la población cada 5 generaciones
• Observa el gráfico de Color Promedio de la Población

Parte B: Ambiente Oscuro

• Reinicia la simulación
• Establece el Color de Fondo al 90% (muy oscuro/mayormente negro)
• Mantén la Tasa de Mutación al 0% y el Nivel de Depredación al 70%
• Ejecuta durante 20 generaciones. Registra el Color Promedio cada 5 generaciones

Parte C: Efecto de la Mutación

• Reinicia. Establece el Color de Fondo al 50% (gris medio)
• Establece la Tasa de Mutación al 5%
• Establece el Nivel de Depredación al 50%
• Ejecuta durante 30 generaciones. Registra el Color Promedio cada 5 generaciones
• Observa la tabla de datos. Anota cualquier color nuevo que aparezca en la población.

Parte D: Efecto del Nivel de Depredación

• Reinicia. Establece el Color de Fondo al 75% (oscuro)
• Establece la Tasa de Mutación al 1%
• Establece el Nivel de Depredación al 90% (alto)
• Ejecuta durante 20 generaciones. Registra el Color Promedio final
• Repite con Nivel de Depredación = 10% (bajo). Compara los resultados.

Tablas de Datos:

Tabla de Datos 1: Color Promedio a lo Largo del Tiempo (Fondo Claro vs. Oscuro) | Generación | Color Promedio (Fondo Claro) | Color Promedio (Fondo Oscuro) | |:—|—:|—:| | 0 | | | | 5 | | | | 10 | | | | 15 | | | | 20 | | |

Tabla de Datos 2: Efectos de la Mutación y el Color de Fondo | Generación | Color Promedio (50% Fondo, 5% Mutación) | |:—|—:| | 0 | | | 5 | | | 10 | | | 15 | | | 20 | | | 25 | | | 30 | |

Tabla de Datos 3: Comparación del Nivel de Depredación (75% Fondo Oscuro, 1% Mutación) | Condición | Color Promedio Final (Gen 20) | |:—|—:| | Depredación Alta (90%) | | | Depredación Baja (10%) | |

Parte 3: Explicar (Desarrollo de Comprensión)

3. Analizando Patrones de Cambio de Rasgos:

• Compara tus datos de fondo claro y fondo oscuro. ¿Cómo cambió el color promedio durante 20 generaciones en cada ambiente? ¿Qué patrón observas en la tasa de cambio?
• Observa tus datos del nivel de depredación. ¿Cómo afectó cambiar el nivel de depredación la rapidez con que la población se adaptó al fondo oscuro? ¿Por qué crees que sucede esto?
• Basándote en tu experimento de mutación, ¿qué papel juega la mutación en la selección natural? ¿Puede una población adaptarse sin nuevas mutaciones?

4. Conectando con el Fenómeno de la Polilla del Abedul:

• El ejemplo de la polilla del abedul es un caso clásico de selección natural. Basándote en tus datos de simulación, explica paso a paso cómo la población de polillas cambió de clara a oscura:
  • Antes de la Revolución Industrial: ¿Por qué eran más comunes las polillas claras?
  • Durante la Revolución Industrial: ¿Por qué aumentó la proporción de polillas oscuras?
  • ¿Qué sucedería si el ambiente volviera a tener árboles de color claro?
• Usa tus datos para respaldar cada paso de tu explicación.

Parte 4: Elaborar / Evaluar (Argumentación y Modelado)

5. CER: Explicando el Cambio de Rasgos a través de la Selección Natural

Construye una explicación CER completa (Afirmación, Evidencia, Razonamiento) respondiendo la pregunta impulsora: ¿Por qué la población de polillas del abedul en Inglaterra cambió de mayoritariamente clara a mayoritariamente oscura durante la Revolución Industrial?

Tu respuesta debe incluir:

• Afirmación: Una declaración clara sobre qué causó el cambio poblacional en las polillas del abedul.

• Evidencia: Datos específicos de al menos dos de tus experimentos de simulación. Incluye:
  • Datos cuantitativos (valores de color promedio en generaciones específicas)
  • Comparaciones entre diferentes condiciones ambientales (fondo claro vs. oscuro, depredación alta vs. baja)
  • Referencias a tablas de datos y tendencias calculadas
• Razonamiento: Explica cómo la evidencia respalda tu afirmación describiendo:
  • Organizando Datos: Cómo tus tablas de datos y gráficos muestran la distribución de rasgos a lo largo del tiempo
  • Identificando Relaciones: Cómo los patrones estadísticos (promedios, tasas de cambio) demuestran la relación entre las condiciones ambientales y las frecuencias de rasgos
  • Interpretando Datos: Cómo tu análisis proporciona evidencia de que la selección natural (supervivencia y reproducción diferencial basada en la adecuación rasgo-ambiente) causó los cambios en la población

Notas del Maestro y Alineación con NGSS

Expectativa de Desempeño: HS-LS4-3. Aplicar conceptos de estadística y probabilidad para apoyar explicaciones de que los organismos con un rasgo hereditario ventajoso tienden a aumentar en proporción a los organismos que carecen de este rasgo.

Alineación de Dimensiones:

• SEP: Analizando e Interpretando Datos — Los estudiantes organizan datos de distribución de rasgos en tablas, identifican patrones de cambio en el color promedio a lo largo de las generaciones e interpretan sus análisis como evidencia de la selección natural.
• DCI: LS4.B (Selección Natural) — Los rasgos que afectan positivamente la supervivencia tienen más probabilidades de transmitirse a la siguiente generación. En la simulación de polillas del abedul, las polillas oscuras sobreviven mejor en fondos oscuros, lo que lleva a un aumento de individuos de color oscuro en la población.
• DCI: LS4.C (Adaptación) — La selección natural conduce a la adaptación — la población se vuelve más adecuada a su ambiente con el tiempo a medida que los individuos con rasgos ventajosos contribuyen con más descendencia.
• CCC: Patrones — Los estudiantes identifican patrones en los datos de frecuencia de rasgos a través del tiempo y las condiciones ambientales, usando estos patrones para inferir el mecanismo subyacente de la selección natural.

Mapeo de Declaraciones de Evidencia:

• 1 (Organizando datos): Los estudiantes organizan datos sobre la distribución de rasgos a lo largo del tiempo usando tablas y gráficos. Demostrado en la Parte 2 cuando los estudiantes registran valores de color promedio en intervalos de generación regulares bajo diferentes condiciones.
• 2 (Identificando relaciones): Los estudiantes usan análisis estadísticos (promedios, comparación de tasas) para determinar patrones de cambio a través de condiciones ambientales. Demostrado en la Parte 3 cuando los estudiantes comparan datos de fondo claro vs. oscuro y analizan el efecto de las tasas de mutación y depredación.
• 3 (Interpretando datos): Los estudiantes usan sus análisis como evidencia de efectos positivos/negativos en la supervivencia, interpretando la selección natural como la causa de los cambios observados. Demostrado en la Parte 4 cuando los estudiantes construyen un argumento CER conectando los datos de simulación con el fenómeno de la polilla del abedul.