Pérez, Gómez Galindo y González Galli (2018) y González Galli, Pérez, Alegre y Escoto (2018) hacen referencia a una serie de dificultades en la enseñanza de la evolución. En particular, Pérez et al. (2018) señalan dos grandes problemas epistemológicos a combatir: el teleológico y el esencialista. En el primero, las nuevas especies adquieren características para contrarrestar algún tipo de desventaja ambiental o simplemente avanzan hacia un diseño de perfección. El segundo implica una visión parcialmente asociada al fijismo, en la cual, si bien se admiten pequeños cambios dentro de las especies, su esencia se considera invariable, conformando compartimentos estancos con límites marcados difíciles de traspasar. Estos problemas están asociados según González Galli y Meinardi (2010) a obstáculos de transversalidad, funcionalidad y conflictividad del conocimiento para la enseñanza de evolución. Los alumnos toman intuitivamente concepciones de dominios diferentes del conocimiento (funcionalidad), las aplican en sus pensamientos evolutivos (transversalidad) y llegan a razonamientos explicativos erróneos de la realidad que los rodea (conflictividad).

En la actualidad, la degradación de la biodiversidad es un problema mundial, a tal punto que se encuentra en la agenda de las Naciones Unidas como uno de los 17 objetivos de desarrollo sostenible La educación ambiental es un pilar necesario para el desarrollo de actitudes y comportamientos responsables frente a este problema de cara a las próximas generaciones (Ramsey y Hungerford 1989). Para ello es necesario, como primera instancia conocer conceptos básicos de biodiversidad (procesos evolutivos, especiación, taxonomía y filogenias). González García y Salinas Hernández (2004) mostraron el escaso conocimiento por parte de los alumnos sobre biodiversidad y recalcaron la importancia del estudio y conocimiento de las especies. Para obtener un mayor entendimiento del mundo viviente es necesario recurrir a la sistemática biológica como herramienta.

Una vez encarados estos problemas, surge el desafío de enseñar la biodiversidad actual desde una visión evolutiva. Para ello, es necesario recurrir a conceptos filogenéticos que complementen los ya adquiridos sobre evolución de las especies. Gregory (2008) provee una lista detallada de los errores más comunes en la comprensión de árboles evolutivos. A continuación, desarrollaremos algunos de estos:

1. De simple a complejo – más y menos evolucionado

Aristóteles en el siglo IV A.C. desarrolló la Scala Naturae (Escala de la Naturaleza), en la cual todas las especies vivas -y entes de origen divino- se encuentran ordenadas de manera lineal, continua y progresiva desde un organismo inferior hacia uno superior o mejorado, pasando por el ser humano hasta llegar a los Dioses del Olimpo en la cima. Estas ideas subsistieron durante siglos debido a la incorporación de los conocimientos aristotélicos por parte de los Escolásticos en la Edad Media.

La idea de continuidad lineal y progresiva entre las especies fue reformulada por Darwin (1837, 1859), quien propuso la descendencia común como mecanismo generador de especies y destacó la forma arbórea del proceso evolutivo. Sin embargo, su contribución terminó reemplazando la idea de escala natural por la de escala evolutiva, pues el concepto de evolución siguió siendo entendido como progreso (Ruse 2005). El discurso público y a veces el científico aún hace referencia a especies contemporáneas como más evolucionadas (Fernandez y Sanjosé 2007). Esto no deviene de una mala interpretación de los árboles filogenéticos, sino que constituye un error conceptual muy internalizado, al punto que incluso aquellos que reconocen la naturaleza ramificada del cambio evolutivo pueden interpretarlo como un proceso progresivo y teleológico. En esta narrativa, todas las especies modernas son derivadas o caminos laterales que se abrieron de la línea principal que conduce a los seres humanos.

2. Similitud vs. relación

La taxonomía, fundada por Linneo en la primera mitad del siglo XVIII (1758), categorizaba a los organismos sobre la base de la similitud física. A mediados del siglo XX, luego de la teoría sintética de la Selección Natural, no se abandonó este sistema de clasificación. Las primeras metodologías de análisis inferían las relaciones entre especies a partir de sus similitudes morfológicas globales, pues sus autores consideraban que las relaciones ancestro-descendiente no podrían saberse con certeza (Sokal y Sneath 1963). Actualmente, conocemos esta escuela de clasificación como taxonomía numérica o escuela fenética. A partir del desarrollo de la escuela cladística (Hennig 1950), el principal criterio para la clasificación científica es la descendencia común. Aun así, sigue habiendo confusiones asociadas a la semejanza física entre taxa distantes. La similitud morfológica entre especies poco relacionadas puede deberse al fenómeno de convergencia evolutiva. Esto sucede por el modelado morfológico debido a la selección natural causada por presiones ambientales similares en organismos que ocupan nichos ecológicos equivalentes (e.g. la forma corporal hidrodinámica de torpedo en distintos grupos de vertebrados acuáticos, como peces, cetáceos y algunos reptiles marinos extintos).

3. Hermano vs. ancestro

Un error común consiste en asumir que el ancestro de dos grupos modernos debe ser muy similar o incluso ser uno de ellos. Específicamente, esta mala interpretación se funda en un concepto equivocado del proceso de especiación, pues asume que una especie se transforma gradualmente en otra (anagénesis). Sin embargo, el proceso especiogénico más común es la cladogénesis: la divergencia de dos especies nuevas a partir de una población ancestral. Por ejemplo, la hipótesis que considera a las ballenas y a los hipopótamos como grupos hermanos (e.g. Boisserie, Lihoreau y Brunet 2005) no implica que el ancestro de las ballenas fuera o se pareciera a un hipopótamo o viceversa. De hecho, el registro fósil muestra que las ballenas fósiles no presentan ningún parecido con los hipopótamos modernos (Thewissen y Bajpai 2001, Thewissen y Williams 2002). Cuando se discute la evolución humana, este error se repite. Considerar que el hombre desciende del mono es todavía muy común, tanto en el discurso como en las representaciones gráficas que muestran un cambio progresivo desde el chimpancé hasta el Homo sapiens. Sin embargo, los chimpancés constituyen una rama separada conformada a partir de la cladogénesis de una población ancestral que no era ni humano ni chimpancé.

Figura 1
Ejemplos de filogenias que permiten señalar errores comunes en su lectura. A: Cladograma que representa las relaciones entre grandes grupos de vertebrados. B: Mismocladograma con nodos girados. Los ancestros comunes hipotéticos se indican con círculos negros y se nombran con letras (V-Z). Nótese que las relaciones entre taxa están dadas por la cantidad de nodos compartidos y no por la posición de los terminales en el gráfico.

4. Leer dentro del árbol – el problema de los nodos

Si bien los árboles filogenéticos muestran las relaciones entre los taxa (terminales) a partir de los ancestros hipotéticos (nodos), existe una tendencia generalizada a no prestar atención al árbol como un todo. Este hecho se ve agravado por la forma de representar los árboles filogenéticos, con los terminales alineados (ya sea de derecha a izquierda o de arriba a abajo) y generalmente, con cierto orden que ubica a un taxón preferido (el considerado por el imaginario popular como el más avanzado) en el extremo derecho o abajo (e.g. humano, Fig. 1A). Algunos errores asociados a este problema son: (1) Considerar más emparentados terminales que están más cerca en el gráfico, en lugar de observar los nodos compartidos por ellos. En la Figura 1A, es erróneo suponer que el gecko está más emparentado con el cocodrilo que con el ave dado que en la ilustración se encuentra al lado del primero y a dos lugares del segundo. La correcta interpretación es que el gecko está igualmente relacionado con ambos dado que comparten un ancestro común (Nodo Y). (2) Considerar que una mayor cantidad de nodos indica menor relación filogenética (Meir et al. 2007). En la Figura 1B, el error consiste en considerar que la rana se halla más relacionada con el pez que con el ave debido a que se encuentra separada de ésta por cuatro nodos internos (Z, Y, X, W), mientras que del pez está a una distancia de dos nodos (W, V). En realidad, tanto la rana como el ave se encuentran igualmente relacionadas con el pez dado que ambas comparten un ancestro común con el pez (Nodo V). Si bien la actividad propuesta en el presente trabajo no pretende hacer hincapié en estos errores, la misma está diseñada para evitarlos. Por este motivo, se trabajará con una representación filogenética diferente a las que comúnmente se encuentran en las publicaciones científicas o actividades para estudiantes, con los caracteres indicados sobre las ramas y la presencia de ancestros reales, poniendo el foco en todo el árbol y no sólo en los terminales.

1- Universalidad

Los Dragones como seres mitológicos aparecen en diversas culturas de Oriente y de Occidente. Su universalidad los hace conocidos tanto por la literatura como por filmes, juegos de Rol, de mesa o videogames. Los primeros registros documentados aparecen en las historias épicas clásicas, desde relatos de la Antigua Grecia como la segunda prueba de Hércules matando a la Hidra de Lerna hasta "La leyenda dorada" donde San Jorge vence a caballo a un Dragón [relato de Cocci (1516, en Willis 1993)]. Paralelamente, en el Lejano Oriente aparecen constructos análogos a los dragones indoeuropeos (con origen en China y con cualidades de grandes espíritus o semi-dioses que posteriormente fueron asimilados en Japón y Corea) que hoy en día siguen siendo venerados a través de las tradiciones. En la Edad Media, ambas mitologías tomaron contacto mediante las rutas comerciales entre Oriente y Occidente y posteriormente durante las Cruzadas (Willis 1993). En Mesoamérica existen ejemplos como Quetzalcóatl, “La Serpiente Emplumada”, una deidad prehispánica de distintas culturas como la Azteca o Teotihuacana. En los relatos de la actualidad, J.R.R. Tolkien funda su propia mitología con El Hobbit (traducción al español M. Figueroa 1982) y su dragón Smaug. Durante las décadas de los 80 y 90s los dragones constituyen un elemento de gran importancia dentro del universo lúdico gracias al juego de rol Dungeons&Dragons. También tienen un protagonismo importante en muchas películas, entre ellas Neverending Story (1984, el título en España fue “La historia interminable” y en Hispanoamérica “La historia sin fin”), Dragon heart (1996, en español “Corazón de Dragón”), Harry Potter y el Cáliz de Fuego (2005, basada en el libro homónimo de J. K. Rowling 2000), Eragon (2006) y en 2010 el comienzo de la saga How To Train Your Dragon (en español “Cómo Entrenar a tu Dragón”). A partir del año 2011, con la serie televisiva Juego de Tronos (basada en la saga literaria Canción de Hielo y Fuego de G.R.R.Martin 1996, 1998, 2000, 2005, 2011) alcanzan un público aún más amplio. El conocimiento generalizado de los dragones conlleva una profundidad empírica -consciente o inconsciente- fuertemente asociada a ciertos sectores de la sociedad, en general jóvenes.

2- Características animales

Como en otros monstruos mitológicos, las características adjudicadas a los dragones tienenbase en morfologías animales conocidas. En la cultura Occidental, presentan un plan corporal inspirado en los reptiles parecido al de las serpientes, cocodrilos y lagartos con piel escamosa, patas con garras y cola larga. Al igual que en otros seres fantásticos, se suman características pertenecientes a otros grupos de animales como cuernos y alas. En esta actividad su piel cobrará importancia por su origen cromático o mineralógico. Según el tipo de escamas, nos referiremos a dragones blancos, verdes, de oro, cobre, esmeralda o diamante. Por otro lado, los dragones orientales tienen una forma más alargada, serpentiforme y suelen ser no alados. El típico dragón chino está conformado por una quimera de animales: su cabeza porta melena de león y hocico de perro; su cuerpo es de serpiente con garras de águila y puede estar cubierto por pelaje mamiferoide o escamas de pez Koi. Todas estas características permiten navegar la historia evolutiva de los dragones buscando cambios con facilidad.

3- Seres imaginarios

La clasificación taxonómica aceptada en la actualidad es generalmente desconocida o malinterpretada por el inexperto. Además, la diversidad animal es compleja para el mapeo de sinapomorfías pues la mayoría de los estudiantes de nivel medio poseen un escaso conocimiento de la morfología y evolución de los distintos grupos. De este modo, el uso de animales mitológicos y universalmente conocidos facilita la comprensión del estudio de características que van apareciendo -o desapareciendo- en la evolución imaginaria de los dragones, sin el sesgo cognitivo que representaría trabajar con grupos de animales reales. En una filogenia los grupos hermanos surgen a partir de un nodo que representa su ancestro común hipotético cuya existencia -o no- es irrelevante para la comprensión de las relaciones de parentesco. Este concepto es una hipótesis ad hoc que sirve para marcar el punto en donde dos grupos divergen. Por ejemplo, en el caso de los mamíferos terios (marsupiales y placentarios) el ancestro común hipotético nos informa que estos derivan de un ancestro terio que poseía las características sinapomórficas comunes a ambos grupos (i.e. el embrión tiene al menos un mínimo período de desarrollo dentro el útero materno). El uso de animales imaginarios permite darle entidad a nodos internos dentro del árbol (ancestros hipotéticos), análogamente a una genealogía, dado que este concepto es más familiar para los alumnos. Sin embargo, este ancestro en las filogenias es un constructo que sirve para entender los procesos especiogénicos por cladogénesis. Luego, cuando se trabaje con taxa reales se podrá revertir esta lógica genealógica hacia la filogenética.

Desarrollo de la actividad

Se provee de una lámina para imprimir que presenta una historia evolutiva hipotética de los dragones, basada en la separación Oriental-Occidental (Material Suplementario S1). Fueron seleccionadas arbitrariamente distintas características que se explicitan sobre las ramas internas del árbol. En la Figura 2 se muestra esta misma imagen en baja resolución para que el educador pueda seguir los conceptos que se desarrollarán a continuación. También, se dispone de 21 imágenes de dragones para imprimir (Material Suplementario S2, Fig. 3, ilustraciones originales de Melina Lema).

Figura 2
Imagen reducida de la filogenia hipotética de los dragones. Sobre las ramas se indican los cambios en los caracteres durante la evolución de los diferentes grupos. Estos están representados con palabras, símbolos alquímicos o dibujos, referenciados en la misma lámina. Los nodos internos que poseen círculos indican las ubicaciones de los ancestros hipotéticos ilustrados en las cartas.

El objetivo de la actividad es que los alumnos reconstruyan la historia evolutiva de los dragones. Para ello deberán colocar sobre la lámina (Fig. 2) los 21 dragones en el lugar que corresponda, según las particularidades que observen en las imágenes que se les presentarán y su correlación con las características que van modificándose en la historia evolutiva de éstos. Las ubicaciones posibles se encuentran restringidas al final de cada rama en el margen de la lámina (Fig. 2) y a los círculos internos que representan algunos de los ancestros hipotéticos. Nótese que no todos los nodos internos tienen círculo. El docente deberá hacer hincapié en que cualquier bifurcación denota un ancestro común hipotético, exista o no carta para ubicar en dicho lugar (Fig. 2). El diseño de la lámina prioriza la simbología sobre el lenguaje escrito, dado que fue concebido con el objetivo del aprendizaje a través de alegorías (tratadas como pequeños textos con algo de misterio) y símbolos convencionales de la alquimia. Tanto la plasticidad de la imagen frente a la escritura como lo alegórico permiten al alumno una interpretación más libre y una asociación a lo lúdico (Fig. 2)

Figura 3
Algunos ejemplos de las cartas a utilizar. A: Ancestro común a todos los dragones. B: Ancestro común a los dragones orientales y occidentales. C: Hidra. D: Dragón oriental que posee todos los elementos, ancestro de todos los terminales orientales. E: Dragón Occidental de Oro. F: Dragón Occidental de Plata. G: Dragón Oriental de Agua. (Ilustraciones originales de Melina Lema, mail: entreplantasypinceles@gmail.com, Instagram: melmellow97).

Guía para el docente: El docente repartirá las 21 figuras de los dragones para que los alumnos observen y discutan posibles agrupamientos sobre la base de sus características morfológicas. Dado que las alas surgen en una rama que incluye a todos los dragones occidentales excepto a la Hidra, se sugiere como primer paso separar los dragones alados (exclusivamente occidentales, e.g. Fig. 3E, F) de los no alados (e.g. Fig. 3A, B, C, D, G). Entre los dragones sin alas, encontramos las típicas formas orientales y algunas que resultarán difíciles de clasificar, entre ellas los ancestros anteriores a la divergencia Oriental-Occidental y la Hidra (Fig. 3 A, B, C).

Los dragones orientales están separados por los elementos: aire, agua, fuego y tierra (este último presenta una divergencia de la que surge el dragón de jade). Su ancestro posee todos los elementos y simboliza a la madre naturaleza a través de las flores que crecen sobre su piel (Fig. 3D). Luego, los diferentes dragones descendientes estarán asociados a un solo elemento cada uno (e.g. Fig. 3G). Nótese que el ancestro posee más características que los descendientes por lo que el docente debe enfatizar que los procesos evolutivos no sólo implican aumento de complejidad en la naturaleza, sino que, en muchos casos, implica simplificación o pérdida de estructuras. Algunos ejemplos en la naturaleza son: pérdida de capacidad del vuelo en aves (ñandúes, perdices), pérdida de extremidades en serpientes y atrofia de ojos en animales subterráneos (topos, cecilias).

Entre los dragones occidentales, la primera divergencia se da entre los dragones alados y la ya mencionada Hidra que no posee alas, ésta además presenta una autoapomorfía (i.e. carácter propio y no compartido): la multicefalia. Entre los dragones alados podemos reconocer tres grandes grupos: los cromáticos, los de minerales no metálicos y metálicos. Las figuras permiten separar estos tres grupos por texturas con facilidad. Es importante destacar que en este caso se adquieren características novedosas, al contrario de lo que veíamos en los dragones orientales. Tomando como ejemplo al Dragón Negro (estado ancestral ausencia de color), su descendencia presenta los estados derivados correspondientes a distintos colores (Dragones Rojo, Verde y Blanco). Nuevamente, se sugiere que el docente cite ejemplos de estructuras más o menos complejas que aparecen en la historia evolutiva de animales reales: alas en insectos, garras especializadas en animales cavadores (topos, oso hormiguero, pangolín), lengua muy modificada en camaleones, entre otros. Para los dragones minerales tendremos un ancestro generalizado sin distinción obvia, mientras que sus descendientes tendrán características conspicuas. Dentro de los dragones metálicos nótese que el de oro y el de plata están más relacionados entre sí que con el de cobre, lo que permite profundizar en el concepto de grupos hermanos (i.e. grupos que derivan de un ancestro común inmediato).

Cierre de actividad: Finalizada la actividad se sugiere una discusión abierta sobre las relaciones filogenéticas. Para ello se propone al docente la siguiente guía orientativa:

1. 1. Todos los dragones actuales poseen patas. ¿Eso quiere decir que el ancestro de todos ellos también las tenía? Explica que pudo haber pasado.
2. 2. ¿Qué características crees que puede haber tenido el ancestro común a todos los dragones alados? ¿Cómo te lo imaginas?
3. 3. ¿Los dragones metálicos actuales se encuentran todos igualmente emparentados entre sí? ¿Cómo crees que hubiera sido el ancestro común de los dragones de oro y de plata?
4. 4. ¿Qué relaciones tienen los dragones orientales de agua, fuego y aire? ¿Algunos elementos son más cercanos entre sí que con otros?
5. 5. ¿De qué color eran las escamas del ancestro de todos los dragones cromáticos? Imagina procesos por los cuales pudieran cambiar los colores de las escamas a los dragones cromáticos actuales.
6. 6. Se dice que los dragones metálicos viven en regiones muy tormentosas y con muchos rayos. Propone una utilidad para sus escamas metálicas que los beneficie en estos ambientes.
7. 7. Los dragones de esmeralda y diamante son los que poseen la piel más dura de todos, imagina en qué los podría beneficiar esa característica y en qué los podría perjudicar. Ayuda: Se dice que son muy mansos, no suelen atacar y no son buenos voladores. ¿Conoces animales acorazados en la naturaleza? ¿Presentan comportamientos similares a los mencionados aquí? ¿Cómo crees que la selección natural ha actuado sobre este tipo de animales?
8. 8. Comenta los cambios evolutivos desde el ancestro común a todos los dragones hasta llegar a la Hidra. ¿Cuántas características novedosas aparecieron? ¿Podrías hacer lo mismo contando qué sucedió en la evolución de los dragones hasta llegar al dragón verde?
9. 9. ¿Los dragones actuales son todos igualmente evolucionados?
10. 10. Imagina que tienes una charla con Charles Darwin y le cuentas tu descubrimiento de la filogenia de dragones. Una vez que te escucha con suma atención te pregunta: ¿Por qué crees tú que los dragones orientales y occidentales son tan diferentes? ¿Cómo podrías explicárselo? Ayuda: Parece ser que los dragones se separaron a occidente y a oriente hace miles de años. Los de occidente se instalaron en zonas de alta montaña mientras que los de oriente en zonas bajas, más tranquilas.

La experiencia didáctica se llevó a cabo durante tres días dentro del evento denominado Semana de la Biología (ediciones 2017 y 2018), en la estación demostrativa El Árbol de la Vida. En la misma se presenta una serie de actividades que tienen como objetivo explicar, a través de juegos: qué son, cómo se construyen y para qué sirven las filogenias. Si bien el público que participó en la mostración fue diverso, para su evaluación se registraron los resultados de alumnos de cuarto y quinto año de escuelas medias de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires, y su equivalente (quinto y sexto año) en Provincia de Buenos Aires (esto incluye un rango etario entre 16 y 18 años considerando una escolaridad sin recusar).

Los alumnos fueron separados en grupos de no más de 15 individuos, acompañados por su docente, para que todos pudieran tener acceso visual a la lámina, manipular el material y participar interactivamente. Para cada grupo, la mostración fue dividida de tres partes: una primera etapa de diagnosis del conocimiento previo, una de desarrollo de la actividad y una final de evaluación de contenidos adquiridos. La duración total de la experiencia fue de entre 20 a 25 minutos.

Diagnosis: al arribar a la estación, los alumnos fueron recibidos por un expositor-divulgador que brindó una charla de 5 minutos cuya finalidad fue introducirlos a la actividad y evaluar su conocimiento previo del tema. Durante esta etapa, un investigador registró la información con la que arribaban los educandos. Se realizaron una serie de preguntas abiertas respecto al tema a tratar basándose en imágenes populares sobre evolución y filogenia (algunas con conceptos erróneos implícitos, ver Fig. 4).

Desarrollo: la filogenia impresa se ubicó en una mesa redonda de manera tal que pudiera ser rodeada por los espectadores desde todos los ángulos y las cartas se ubicaron dispersas sobre la mesa accesibles a todos. La actividad se expuso tal como fue propuesta en la sección Guía para el docente, con una duración de 15 minutos aproximadamente. Mientras los participantes resolvían el acertijo, se explicaron conceptos básicos como estado ancestral y estado derivado de un carácter. Al colocar las figuras en los nodos internos del árbol, se hizo referencia al concepto de ancestralidad. Se destacó la diferencia entre filogenia y genealogía y se explicó el concepto de ancestro común hipotético, asociándolo al proceso de cladogénesis.

Evaluación: finalizada la actividad, el expositor-divulgador realizó un intercambio con el alumnado de 5 a 10 minutos (según el interés de cada grupo). Se realizaron preguntas al azar del cuestionario incluido en este trabajo (exceptuando aquellas de desarrollo) y se abordaron las Concepciones erróneas comunes antes mencionadas.

Figura 4
Ejemplos de concepciones erróneas utilizados durante la experiencia obtenidas de internet, utilizando como palabra clave evolución (o evolution).