Acortando distancias entre la investigación y los - unesdoc

Esta obra describe y analiza cuidadosamente un modelo de cooperación entre
docentes de ciencias de la Enseñanza Secundaria (en los campos de la biología, la
física, y la química) e investigadores del Programa de Desarrollo de las Ciencias
Básicas (PEDECIBA), llevado adelante durante siete años con el apoyo y seguimiento
del Sector de Educación de la Oficina de UNESCO en Montevideo–Representación
ante el MERCOSUR. La presentación y análisis de la experiencia está precedida
por prólogos del Dr. José Rivero, educador peruano y estudioso de las reformas
educativas latinoamericanas, y del Dr. Ramón Méndez Galain, investigador del Área
de Física del PEDECIBA, y se complementan con resúmenes de muchas de las
pasantías y transcripciones de conferencias de los Dres. Ángel Caputi, Ana Denicola,
y Arturo Lezama, tres de los científicos participantes en el programa. El conjunto de
los materiales, al decir del Dr. Méndez Galain, “convierten a esta obra en un libro de
cabecera para cualquier docente de ciencias de nuestro país”.
María Paz Echeverriarza Espínola
Algunas dificultades del ejercicio de la docencia derivan de las malas condiciones
de trabajo (bajos salarios, largas horas de docencia directa, aulas atiborradas de
estudiantes, laboratorios pobres o inexistentes, etcétera). Otras, en cambio, se
asocian a limitaciones de su formación inicial, así como a las limitadas ofertas de
formación permanente. En todos los campos, pero particularmente en el de las
ciencias, la dedicación sostenida al estudio y la reflexión son imprescindibles para
el crecimiento profesional y la actualización del conocimiento y de sus formas de
diseminación, que en nuestros días cambian a un ritmo vertiginoso. “Los docentes
no son autómatas sociales cuyas acciones obedecen únicamente a estímulos
externos, tales como los cambios de programas o nuevas reglamentaciones.”
Acortando distancias
A nadie escapa que la provisión de oportunidades
de aprendizaje de calidad para el grueso de los
jóvenes representa un enorme desafío en las
sociedades contemporáneas. En el caso particular de
Uruguay, y muy especialmente en las áreas
científicas, el crecimiento de la matrícula de la
Enseñanza Secundaria no se ha visto acompañado
por un aumento proporcionado de las capacidades
estructurales y humanas. Por lo pronto, solo una baja fracción de los docentes en
ejercicio de la enseñanza de las ciencias tiene un título de profesor. Pero aun para
los docentes egresados de los institutos de formación docente, el ejercicio de su
profesión presenta enormes desafíos.
Acortando distancias
entre la investigación
y los profesores de ciencias
Uruguay 1999-2005
María Paz Echeverriarza Espínola
Acortando distancias
entre la investigación
y los profesores de ciencias
Uruguay 1999-2005
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Primera edición: setiembre de 2006
Tiraje: 500 ejemplares
Tapa: Andrés Garín
Se terminó de imprimir en el mes de setiembre de 2006,
en Gráfica Don Bosco, Agraciada 3086, Montevideo, Uruguay.
Depósito Legal Nº 339 492.
Comisión del Papel. Edición amparada al Decreto 218/96
ISBN 9974-32-423-8
Acortando distancias
entre la investigación
y los profesores de ciencias
Uruguay 1999-2005
María Paz Echeverriarza Espínola
Producción editorial
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11200 Montevideo, Uruguay
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CONTENIDO
7
Presentación, por José Rivero
11
Prólogo, por Ramón Méndez Galain
13
Introducción
23
Características principales del programa de pasantías PEDECIBA-UNESCO
45
Evaluación y análisis de las pasantías,
por María Paz Echeverriarza, Alcira Rivarosa, Paula Santos
79
Conclusiones
91
Bibliografía
95
Aportes de investigadores y docentes
97
Nóminas de investigadores que participaron
de la experiencia, 1999-2004
100
Nóminas de profesores que participaron
de la experiencia, 1999-2004
105
I Encuentro-Taller de pasantes PEDECIBA-UNESCO
(3-4 de octubre de 2003)
Resúmenes de los participantes inscriptos
155
II Encuentro-Taller de pasantes PEDECIBA-UNESCO
(24-25 de setiembre de 2004)
Resúmenes
183
Nómina de nuevos investigadores
que participaron de la experiencia, 2005
184
Nóminas de profesores
que participaron de la experiencia, 2005
187
III Encuentro-Taller de pasantes PEDECIBA-UNESCO
(30 de setiembre-1º de octubre de 2005)
Resúmenes
217
Conferencias abiertas a cargo de investigadores del PEDECIBA
(Encuentro-Taller 2003 y 2004)
Presentación
JOSÉ RIVERO*
El pleno desarrollo de los seres humanos, especialmente frente a los
cambios científicos, técnicos, económicos y sociales actuales, exige que
la educación sea considerada globalmente y como proceso permanente. La
educación continua se presenta, así, como una de las llaves de acceso al
siglo XXI, que permite a las personas aprovechar la información que se
genera incesantemente para convertirla en conocimiento útil no sólo
para su desarrollo personal sino, también, para el avance integral de la
humanidad.
Algunos consideran que esta revalorización del concepto de educación continua, como proceso que debe acompañar a las personas y a las
sociedades a lo largo de toda la vida, es quizás el suceso más importante
ocurrido en la historia de la educación de la segunda mitad del siglo XX.
La UNESCO nos propone repensar la universidad con un enfoque de
educación continua o educación permanente, esto es, pasar del concepto
de educación terminal, delimitada en el tiempo y en el espacio, a una
educación constante y sin límites, definiéndola como un proceso fluido
de actualización, entrenamiento y reentrenamiento, que rebasa los
límites del tiempo y del espacio. Es, por tanto, trascender el concepto de
educación para la vida, por el de educación continua durante toda la
vida.
Este término amplio y renovado de educación continua encierra dos
conceptos: ampliación del acceso a la educación superior y diversificación de la oferta. Para asumir este enfoque de educación continua, las
universidades deben aprender a hacer las cosas cambiando la forma de
hacer educación, lo que implica, además, cambiar la forma de organizarse y más importante aún, de concebirse.
En particular, podría facilitar enormemente el que la educación
superior adopte el enfoque de educación continua planteado. Federico
Mayor, recordado Director General de la UNESCO, decía que si la
educación básica consiste, sobre todo, en aprender a aprender, la
educación superior debería ser aprender a emprender. La Universidad
*
Educador y consultor internacional. Actualmente integra el Consejo Nacional de
Educación del Perú. Se desempeñó durante dos décadas como especialista
regional de educación en la UNESCO para América Latina y el Caribe.
7
debe ser una institución que enseña y aprende. Debemos tener coherencia entre lo que tratamos de enseñar y lo que hacemos, debemos,
entonces, como institución, ser capaces de emprender.
El documento “Acortando distancias entre la investigación y los
profesores de ciencias, Uruguay, 1999- 2005” de María Paz Echeverriarza
genera las anteriores reflexiones.
El desarrollo de la experiencia de siete años en pro de una mejor
enseñanza de la biología, la química y la física en Uruguay –que el texto
explicita– es indicativa de la capacidad de emprender universitaria bajo un
modelo sugerente de cooperación entre instituciones e investigadores.
El proceso seguido en esta experiencia y los resultados que enfatiza
la publicación son particularmente valiosos para un país como Uruguay
que, siendo ejemplar en materia de educación pública y laica como
principal mecanismo de democratización social, no ha logrado un
adecuado nivel de profesionalización de sus docentes de nivel secundario, particularmente en el caso de asignaturas científicas. La formación
docente, como se señala en el trabajo desarrollado por María Paz
Echeverriarza, ha estado separada de la universidad desde hace más de
medio siglo, y los institutos que titulan profesores no han logrado cubrir
las necesidades del sistema, fallando particularmente en el logro de
establecer nexos entre los docentes en ejercicio y los universitarios,
particularmente con los investigadores de ciencias en el país.
El carácter innovador del Programa de Pasantías desarrollado en el
marco del PEDECIBA (Programa de Desarrollo de las Ciencias Básicas)
tiene las siguientes principales características:
• Un trabajo de laboratorio docente, con experiencia de inmersión por
120 horas con la directa asesoría de investigadores especializados en
biología, física y química y enfatizando un “aprender a hacer”.
• Utilización de un proceso de aprendizaje científico buscando sean los
propios docentes quienes descubran sus capacidades para seleccionar áreas de interés, para descubrir y conocer y sus habilidades de
motricidad fina para el trabajo práctico.
• Logra la dimensión de exploración en los docentes, imprescindible
para un aprendizaje activo de las ciencias.
• Elección del póster como forma de presentación de los trabajos
realizados por los docentes pasantes, culminando un proceso
evaluativo riguroso.
• Becas en apoyo a las actividades docentes –equivalentes entre 100 y
500 dólares– atendiendo el lugar de residencia y los criterios de la
Comisión de Selección.
Las opiniones que los docentes beneficiarios dan acerca del sentido
de la experiencia y de los beneficios obtenidos, así como las recomendaciones señaladas para la formación docente uruguaya en ciencias
experimentales, son expresión de la riqueza y trascendencia de esta
experiencia.
8
El programa analizado convoca a remarcar el “aprender a hacer”, uno
de los pilares de la nueva educación propuesta para el presente siglo por
la Comisión Delors convocada por la UNESCO, como proceso de adquisición de conocimientos vinculado a la aplicación práctica de los mismos.
Aprender a hacer implica en este caso aprender a poner en práctica
los conocimientos adquiridos, superando la anacrónica idea de una
enseñanza puramente teórica. La reeducación profesional implícita en
las pasantías comentadas, prepara al docente para recrear su mundo de
trabajo a partir de sus aptitudes y preferencias, de modo que pueda
superar las situaciones cambiantes e incluso los períodos de crisis. En
este caso, el docente es alentado a desarrollar una cultura del trabajo en
equipo, de la solidaridad y, como resultado de la mayor capacidad
profesional obtenida, una mejor defensa de sus propios derechos.
9
Prólogo
RAMÓN MÉNDEZ GALAIN*
“El mejor plan de estudios fracasa sin buenos docentes; asimismo,
aun con el peor plan de estudios, los buenos docentes son capaces de
brindar una buena formación a sus estudiantes.”
Cada vez que he sido convocado, en los últimos años, a discutir
cambios en planes de estudio, he repetido la frase anterior con el mayor
convencimiento. Esta idea, aplicable a cualquier sistema educativo,
tiene en nuestro país una relevancia particular, principalmente en
relación con la enseñanza de las ciencias a nuestros adolescentes.
Diversas razones, históricas, sociales, políticas y económicas nos han
llevado a una situación preocupante: alrededor de cuatro de cada cinco
docentes de ciencias de Enseñanza Secundaria no son egresados de los
Institutos de formación docente, y sólo un porcentaje muy menor del
cuerpo docente ha participado, alguna vez, en algún grupo de investigación, esto es, en el ámbito donde se desarrolla la disciplina que enseñan.
Son estos lujos que un país, que pretende transformarse en “productivo”,
difícilmente pueda seguir permitiéndose.
El libro que el lector tiene en sus manos no intenta describir las
disputas personales que llevaron, a fines de la década del cuarenta, a la
creación de un Instituto de formación de Profesores de Enseñanza
Secundaria divorciado de la Universidad de la República. Tampoco
pretende discutir los conflictos existentes en nuestro sistema educativo,
que dificultan, por ejemplo, posibles cambios en las políticas de formación, selección, evaluación y promoción de sus docentes. El libro
tampoco analiza la degradación histórica del salario de los docentes,
proceso continuo a lo largo del siglo XX, que obliga al profesor de este
siglo a trabajar un número de horas incompatible, entre otras cosas, con
cualquier esfuerzo de formación continua.
En cambio, este libro de la doctora María Paz Echeverriarza alcanza
una meta mucho más esperanzadora: más allá de las complejas condiciones de contorno que dificultan la búsqueda de soluciones de fondo,
es posible encontrar caminos concretos para comenzar a revertir los
problemas. Con su característico rigor científico, la autora describe y
*
Director del Instituto de Física de la Facultad de Ingeniería.
11
analiza minuciosamente una exitosa experiencia de encuentro entre
docentes de ciencias de la Enseñanza Secundaria e investigadores
universitarios. El resultado es decididamente esperanzador: cuando se
ofrece al docente la posibilidad de continuar su formación, cuando se
promueve su contacto con laboratorios en los que se genera la disciplina
que enseñan, cuando se le propone tomar contacto directo con su
materia trascendiendo la mera lectura de textos, una buena parte del
cuerpo docente se lanza a la experiencia con gran entusiasmo y
compromiso. Es el mismo entusiasmo que he vivido y sentido cada vez
que he participado en instancias de actualización o de divulgación
científica, en encuentros organizados, tanto por las Inspecciones, como
por las propias Asociaciones que nuclean a los docentes de la Enseñanza
Secundaria.
Este libro contiene pasajes memorables. La fascinación y el entusiasmo con los que varios pasantes describen, en frases inteligentemente
elegidas por la autora, la experiencia que vivieron, tienen una magia
comparable a la de un niño descubriendo el mundo. Los relatos de los
pasantes ponen de manifiesto el descubrimiento de la verdadera ciencia,
no la esclerosante de las falsas “verdades universales inmutables”, sino
la que nos enseña a dudar, la evolutiva, la que se cuestiona cada día
aquellos conocimientos aceptados hasta ese momento. Transmitida de
esta forma en las aulas, la ciencia se constituye en una de las mejores
herramientas para impulsar en los adolescentes una conciencia crítica,
que los ayude a convertirse en ciudadanos que puedan defender
adecuadamente sus ideas y convicciones.
Asimismo, me sentí atraído por otros dos aspectos reflejados en esta
obra. En primer lugar, por el respeto mutuo entre docentes preuniversitarios e investigadores universitarios, de acuerdo a lo expresado
por los participantes en la experiencia, así como por la valoración del
trabajo en equipo. En segundo término, los resúmenes de cada una de
las pasantías, incluidos en la obra, constituyen un ejemplo muy representativo de las actividades de creación de conocimiento que se realizan
en los laboratorios uruguayos. Todos estos elementos, junto con las
transcripciones de las interesantes exposiciones de los profesores Caputi,
Denicola y Lezama, convierten a esta obra en un buen libro de cabecera
para cualquier docente de ciencias de nuestro país.
Seguramente, los gobiernos de las diversas ramas de la enseñanza,
autónomas en Uruguay, junto con el gobierno nacional y las asociaciones representativas de los docentes, deberán recorrer un largo camino
para mejorar la formación de nuestro cuerpo docente. Podemos estar
seguros de que la experiencia que se describe en este libro será un faro
que nos guíe y nos impulse en este camino.
12
Introducción
En las páginas siguientes se presenta un programa que, a nuestro
entender, representa un modelo de cooperación de diversas instituciones y personas que aunaron esfuerzos en favor del mejoramiento de la
enseñanza de las ciencias. Esta experiencia se ha llevado a cabo durante
siete años consecutivos, y ha involucrado a docentes de ciencias y a
investigadores activos de Uruguay. El núcleo del programa ha sido la
realización de pasantías de investigación de docentes de ciencias de
ANEP en laboratorios de investigación asociados al PEDECIBA (Programa
de Desarrollo de las Ciencias Básicas), con el apoyo del Sector de
Educación de la Oficina de UNESCO en Montevideo.
La experiencia realizada en el marco del Programa de Pasantías
PEDECIBA-UNESCO ha sido limitada en varios sentidos. Por lo pronto, no
ha abarcado a todas las ciencias, sino solamente a la biología, la física,
y la química. El presupuesto, y por tanto el número de participantes, ha
sido solventado mayoritariamente* por ambas instituciones. Pero el
entusiasmo y la buena voluntad de los participantes han sido grandes,
compensando en alguna medida estas limitaciones. Por otra parte, la
escala pequeña de la experiencia ha permitido un seguimiento y evaluación detallados, facilitando, como consecuencia, la capacidad de ajustar
el modelo sobre la marcha. En el camino, se han forjado acuerdos básicos
entre las partes, se han posibilitado vínculos diversos entre los equipos
de investigación y los docentes, se han compartido horas de trabajo
visibilizando nuevas posibilidades. Sin embargo, con el pasar de los años
y frente al importante número de postulantes que no se seleccionaron
–por temas fundamentalmente de financiamiento– crecía nuestra convicción de la necesidad de expandir e incorporar este tipo de programa
a un plan educativo donde las medidas de formación docente tuvieran
en cuenta las especificidades de los profesores de ciencias.
En este libro, el lector podrá encontrar una descripción detallada del
programa, tal y como ha funcionado a lo largo de estos años. Ciertamente, entre nuestras motivaciones para preparar este volumen se encuentran el interés, antes señalado, de expandir este programa en el marco
de un plan para el mejoramiento de la enseñanza y el aprendizaje
científico a nivel nacional. Más en general, creemos que un lector
interesado en entender los desafíos de la enseñanza de la ciencia podrá
*
ANEP colabora en caso que el docente solicite licencia especial. Para el caso de
biología en 75 profesores la solicitaron 30.
13
encontrar en este estudio elementos para la reflexión. Por lo pronto, es
reconfortante acercarse a algunas vivencias de docentes uruguayos que
continúan buscando cómo mejorar su formación con voluntad y sacrificio personal, pese a múltiples dificultades. Tal vez resida aquí una clave
del éxito de este programa, por cuanto estos docentes no vacilaron en su
amplia mayoría en hacer uso pleno de las oportunidades que los
investigadores les ofrecieron. Nos reconforta haber conocido a tantos
profesores entusiasmados y agradecidos, trabajadores incansables,
conocedores de sus limitaciones, y con un altísimo sentido de responsabilidad en su tarea “con los chiquilines”.* Mantenemos la esperanza de
que en años venideros se pueda incorporar acciones con el objetivo de
una formación de los docentes en ciencia de la mano de quienes hacen
ciencia en este país, ampliando así su experiencia profesional y conocimiento.
Este libro está organizado del siguiente modo. En esta Introducción
ofrecemos una descripción de la situación que motivó la experiencia que
aquí se relata. Luego de señalar que la enseñanza de las ciencias es un
problema que sigue generando preocupaciones e iniciativas a nivel
internacional, se reseñan algunas características propias de la situación
en Uruguay. Se discute la separación existente en el país entre las
universidades y las instituciones de formación docente, y el hecho de que
la profesionalización de la investigación científica es relativamente
reciente (y, cabría señalar, todavía incompleta) en el país. En el capítulo
“Características principales del programa de pasantías PEDECIBAUNESCO” se describen las características principales del programa,
explicando cómo fue concebido y puesto en marcha, cuáles han sido los
criterios de selección de los participantes, y cuál ha sido la metodología
de seguimiento de la experiencia, así como los ajustes realizados sobre
la marcha. El capítulo “Evaluación y análisis de las pasantías” presenta
los aspectos más destacables que emanan de la evaluación de la
experiencia, tomada ahora como objeto de estudio. En particular, se
estudia en profundidad el caso de los profesores pasantes de biología. A
partir de entrevistas individuales con estos docentes, se realiza un
análisis del contenido de sus discursos. Aunque la experiencia ha sido
muy positiva para la amplia mayoría de los participantes, el análisis
evidencia que, dependiendo de sus propios antecedentes y de la propuesta de trabajo del laboratorio de recepción, los docentes han avanzado en
su comprensión de la actividad científica en diferentes grados y dimensiones. En las “Conclusiones” se realizan consideraciones generales
sobre la regulación de la actividad docente y esboza propuestas para el
mejoramiento de la formación de los docentes en ciencias en ejercicio.
*
14
Esta constatación tiene particular relevancia frente a las opiniones que generalizan a los docentes como resistente a los cambios innovadores.
Finalmente se transcriben un conjunto de materiales elaborados por
investigadores y docentes que participaron de este programa.
La formación docente en ciencias es un
problema complejo e importante
La profesionalización de la actividad docente es una agenda pendiente en América Latina. Todavía es necesario, al decir de Denise Vaillant,*
construir un entorno profesional que mejore la capacidad del sistema
educativo para retener a los docentes más motivados; mejorar la calidad
docente, convirtiéndola en una carrera atractiva para jóvenes con mayor
capital cultural, e integrar la evaluación docente como un instrumento
básico de seguimiento. En ese contexto regional general, y si bien el
Programa de Pasantías PEDECIBA-UNESCO que analizaremos en este
libro se ha desarrollado pensando en las particularidades de Uruguay,
es importante señalar que la enseñanza de las ciencias y la
profesionalización de los docentes de ciencias en todos los niveles del
sistema educativo, del universitario al magisterial, es un tema de gran
significación a nivel mundial, que genera preocupación aun en los países
de mayor desarrollo. Con fines ilustrativos, señalaremos algunas iniciativas recientes en dos países económicamente desarrollados con sistemas educativos diferentes, como lo son Estados Unidos y Francia.
Por su escala y naturaleza federal, el sistema norteamericano es
fuertemente descentralizado. La formación docente está distribuida
entre múltiples universidades de diversa naturaleza, que deben atender sin embargo a estándares federales y estatales. Por otra parte,
existen programas de estímulo a políticas de desarrollo que ofrecen
fondos concursables para su prosecución. La política de formación
docente se rige por la labor del National Council for Accreditation of
Teacher Education (NCATE), que elabora los estándares para la formación docente, estableciendo criterios para maestros y profesores, y el
National Board for Professional Teaching Standards (NBPTS). Por
ejemplo, el NCATE es quien otorga la “la licencia” habilitante para
enseñar, acreditando así al maestro o profesor. La forma como la
persona se transforma en docente está cuidadosamente pautada por
diferentes etapas y regida por exámenes. La discusión de la
profesionalización docente en aquel contexto se encuentra pautada por
los estándares. Es importante entender que estos estándares funcionan como instrumentos externos de regulación de la profesión docente,
*
Vaillant, D., Construcción de la profesión docente en América Latina. Tendencias,
temas y debates, PREAL, Santiago de Chile, 2004, <www.preal.org>
15
y que intervienen de esa forma en las transformaciones programáticas
de las instituciones de formación docente.
Específicamente en el tema de formación de docentes en ciencias, la
asociación de profesores que los congrega –National Science Teachers
Association (NSTA)– lleva a cabo un importante trabajo a favor de la
alfabetización científica para los ciudadanos,* y toma también posición
frente a los temas centrales que atañen a la profesión, como los
estándares nacionales para ciencias (NSES),** los laboratorios de ciencias y las características esperadas para un programa que prepara
profesores en ciencias, entre otros.
La NSES identifica los siguientes aspectos deseables para la formación en servicio de los docentes:
a. Aprender de su propia práctica (por ejemplo, análisis de una estrategia particular a través de un proyecto de investigación en acción).
b. Interactuar regularmente con otros docentes de ciencias.
c. Realizar estudios en profundidad de manera sostenida en asociación
con instituciones locales de educación superior, a efectos de desarrollar conocimientos y destrezas científicos robustos, más allá de la
amplitud y profundidad requeridos para enseñar un currículum
basado en la NSES.
d. Inscribirse en un programa de posgrado que incluya cursos tanto en
ciencias como en pedagogía, que refine su capacidad de facilitador del
aprendizaje con comprensión.
Pese a que en Estados Unidos, como se ha dicho, la profesión docente
está profesionalizada y la formación se enclave en el sistema universitario, persisten innumerables problemas. Por ejemplo, siguen faltando
profesores, particularmente en ciencias, y el sistema pierde regularmente a profesores que se pasan a actividades mejor remuneradas. Existe
preocupación por el bajo número de jóvenes que opta por la formación
orientada hacia la profesión de docente de ciencias y por la feminización
de la profesión. El seguimiento de estos problemas y la búsqueda de
soluciones o paliativos es permanente, y se han generado distintos
estímulos económicos para atraer o retener a estudiantes orientados a
la carrera docente en ciencias.
En el caso de Francia, hemos elegido presentar un programa particular como ejemplo de una iniciativa nacional innovadora. Preocupados
*
“Beyond 2000: Teachers of Science Speak Out”, documento adoptado en 2003
enmarca la posición de NSTA proyectando la temática de profesores de ciencias en
el siglo XXI, <www.nsta.org/positionstatement&psid=17>
** National Research Council, National Science Education Standards, National Academy
Press, Washington, DC, 1996. National Science Teachers Association, Science
Teacher Preparation, Position Statement, 2004, <www.nsta.org/
positionstatement&asid=42>
16
por las dificultades en el campo de la enseñanza de las ciencias, y por
iniciativa de Georges Charpak, Premio Nobel de Física en 1992 y de la
Academia de Ciencias, se creó el programa experimental “Con las manos
en la masa”.* Reconociendo la importancia de los primeros años de
formación en el desarrollo cognitivo, el programa busca promover
innovaciones en la enseñanza de las ciencias en los propios centros
educativos, en este caso a nivel primario. Los principios rectores de este
movimiento, sin embargo, resultan relevantes para nuestros fines:
Instancias pedagógicas
1. Los niños observan un objeto o un fenómeno del mundo real,
próximo, sensible, y realizan experimentos acerca de él.
2. Durante sus investigaciones los niños argumentan y razonan, ponen
en común y discuten sus ideas y sus resultados, construyen sus
conocimientos. La actividad estrictamente manual resulta insuficiente.
3. Las actividades que el maestro propone a los alumnos se organizan
en una secuencia siguiendo una progresión de aprendizajes. Si bien
dependen de los programas, conceden gran autonomía a los alumnos.
4. Se destina un mínimo de dos horas semanales por tema durante
varias semanas. La continuidad de las actividades y de los métodos
pedagógicos se enmarca en la escolaridad en su conjunto.
5. Los niños poseen cada uno un cuaderno de experiencias con sus
propias palabras.
6. El principal objetivo es la apropiación progresiva de conceptos
científicos así como técnicas operatorias, por parte de los alumnos,
acompañada de una consolidación de la expresión escrita y la
expresión oral.
El trabajo conjunto
7. Se solicita la participación de las familias y/o el barrio en el trabajo
realizado en clase.
8. A nivel local, socios científicos (universidades y otras instituciones de
educación terciaria) acompañan el trabajo de clase poniendo a
disposición sus competencias.
9. A nivel local, los institutos universitarios de formación de maestros
(IUFM) ofrecen su experiencia pedagógica y didáctica al servicio del
docente.
*
Académie des Sciences, Institut National de Recherche Pédagogique, Ministère de
l’Éducation Nationale, Délégation Interministérielle à la Ville et au Développement
social Urbain, La Main à la Pâte et le Plan de Rénovation de l’Enseignement des
Sciences et de la Technologie à l’École. Guide de découverte, INRP Publications,
Paris, 2000, <www.inrp.fr/lamap/bdd_image/51_brochure_lamap.pdf>. Chaprak,
G.; Léna, P. y Quéré, Y., Los niños y la ciencia. La aventura de ‘la mano en la masa’,
Siglo XXI editores, Buenos Aires, 2006.
17
10. El docente puede obtener a partir del sitio de Internet tanto módulos
para poner en práctica ideas sobre actividades, como respuestas a
sus preguntas. Asimismo, podrá participar en trabajos cooperativos
dialogando con colegas, formadores y científicos.
Varias características de esta iniciativa merecen ser destacadas. En
particular, el programa va al encuentro del maestro en su medio. En
segundo lugar, le provee de apoyo científico y pedagógico a través de los
socios universitarios. En tercer lugar, existe una batería de recursos
disponibles en apoyo a la creatividad local. Finalmente, es importante
destacar la distinción entre este programa de innovación y el plan
nacional de renovación de la enseñanza de la ciencia y la tecnología. Este
último, si bien se ha inspirado en “Con las manos en la masa” constituye
la política educativa del sistema en la materia. Creemos que el respeto
de estas distinciones elimina la contradicción superficial entre la existencia de políticas nacionales (con sus necesarios estándares y normativas) y el estímulo a las iniciativas innovadoras.
La distancia entre los problemas que ilustra esta mirada rápida a
algunas iniciativas puntuales en Estados Unidos y Francia y los problemas nacionales es muy grande. En esos países vemos las dificultades
que se presentan aun en sistemas altamente profesionalizados y con
mayores recursos. Pero hay que reconocer también que esta distancia no
se debe solamente a las diferencias de situación profesional o
financiamiento. En Uruguay sufrimos dificultades para comprender los
desafíos específicos que estas disciplinas plantean a quien desee proseguir la carrera docente. Al mismo tiempo, el problema uruguayo es de
pequeña escala y debería ser abordable con relativa facilidad. Como se
señala más adelante, son unos pocos miles los docentes de ciencias en
ejercicio, y muchos menos los responsables de su formación.
La formación de docentes en ciencias en Uruguay
Para entender la situación de formación de los profesores en ciencias
es importante conocer las características principales del sistema uruguayo. Para la Enseñanza secundaria, la creación del Instituto de
Profesores “Artigas” (IPA) en 1949 marca a la vez un paso significativo
*
18
Caraballo, D.; Chichinaldi, C. y Curto, V., La Formación Docente en el Uruguay.
Evolución, Estado de Situación y Perspectiva, UNESCO-IESALC, 2004,
<www.iesalc.unesco.org.ve>. ANEP-CODICEN, Los Institutos de Formación Docente en el Interior de la República1986-1990. Testimonios Relacionados a su Gestión,
ANEP-CODICEN, Montevideo, 1990. ANEP-CODICEN, Reforma Curricular del
Instituto de Profesores “Artigas”: 1986-1989. Testimonios Relacionados a su
Gestión, ANEP-CODICEN, Barreiro y Ramos, Montevideo, 1989.
hacia la profesionalización de sus docentes y su segregación de la
Universidad de la República. Los Institutos de Formación Docente (IFD)*
del Interior del país, imparten formación a los futuros maestros y a partir
del año 1977 se habilitan también para profesores de enseñanza media.
El futuro profesor puede cursar las materias generales de formación en
alguno de los 22 IFD y rendir las materias específicas de su disciplina en
exámenes libres (aunque han existido otras modalidades) en el IPA.
Finalmente, entre 1997 y 2000* se crearon seis Centros Regionales de
Profesores (CERP), repartidos en el Interior del país, orientados a la
formación de los docentes en todas las disciplinas, y que completan el
actual abanico de instituciones que proveen la formación básica de los
docentes de Secundaria. A esta historia institucional se asocian diversas
formas de organización y financiamiento que han sido fuente de innumerables controversias. En particular, los CERP se crearon en el marco de
la reforma educativa impulsada por la Administración Nacional de
Educación Pública (ANEP) a partir de 1996, con financiamiento del Banco
Interamericano de Desarrollo.**
Puede estimarse que el sistema de enseñanza secundaria funciona
actualmente con cuatro mil a cinco mil docentes en ciencias en ejercicio.*** Por otra parte, el nivel de formación de esos docentes varía
enormemente de la capital al Interior, y entre disciplinas. Cuando se
fundó el IPA, señala Vilaró,**** el número de docentes egresados por año
resultaba claramente insuficiente ante una matrícula de la Educación
Secundaria en franco crecimiento. Promediando los años sesenta, la
Comisión de Inversiones y Desarrollo Económico (CIDE) presentaba la
situación de la formación docente en el país en dos situaciones bien
*
Existe un importante grupo de trabajos con relación a este período, entre otros
Mancebo, E. y Vaillant, D., “Principales Aspectos de la Situación de los Formadores
de Jóvenes en el Uruguay. Las Transformaciones en la Formación Docente”,
Educar N°10, CODICEN, Montevideo, 2002. Andrioli, M. y Martínez, M., La Práctica
Docente en los Centros Regionales de Profesores: una Propuesta de Innovación,
ANEP-CODICEN, CECAP, 2004, <www.cecap.anep.edu.uy/documentos>. Cruz
Cardenas, R., Formación Docente. Un Informe Preliminar sobre su Situación y
Proyección, ANEP-CODICEN, Montevideo, 2001, <www.cecap.anep.edu.uy/documentos>. Careaga, A., La Práctica Docente: ¿Reestructurar o Enculturizar?, ANEPCODICEN, Montevideo, 2001, <www.cecap.anep.edu.uy/documentos>.
** Lanzaro, J., “La Reforma Educativa en Uruguay (1995-2000): Virtudes y Problemas de una Iniciativa Heterodoxa”, Serie Políticas Sociales, CEPAL, 2004. Braslavsky,
C. y Cosse, G., Las Actuales Reformas Educativas en América Latina: Cuatro
Actores, Tres lógicas y Ocho tensiones, PREAL, Santiago de Chile, 1996,
<www.preal.org>
*** Según el anuario estadístico del INE en 2003 había 5083 docentes de ciencias;
según CES División Inspección y también Departamento Docente el número de
docentes activos de ciencias en abril de 2005 era 4104.
****Vilaró, R., Todo por la Educación Pública, Edición de la Banda Oriental, Montevideo, 1999.
19
diferenciadas; por un lado el magisterio profesionalizado y por el otro,
una enseñanza secundaria en la cual, en 1964, solamente el 11.6% de
los docentes eran titulados.* Un muy difundido estudio de situación en
1995** informa que, poco más de un 30% de los docentes de Secundaria
en ejercicio poseían título de profesor. En el Interior del país, esa cifra
bajaba a algo menos del 20%, siendo de 44% en Montevideo.*** El
número de docentes que no tienen ningún título terciario sigue siendo
alto, particularmente en ciencias. Dentro de las ciencias, la matemática
y la física se encuentran en la situación más crítica a este respecto.
Según el mismo estudio, en matemática solamente un 13% de los
profesores en ejercicio tenía título de profesor en 1995. Las cifras de
egreso de los diversos institutos de formación docente no son alentadoras sobre las posibilidades de mejorar este panorama. Por lo pronto, en
los últimos tiempos, estos institutos han titulado entre 100 y 150
profesores de ciencias por año.****
En la última década, ha habido un incremento de la oferta de
formación permanente para los profesores en ejercicio. Ella ha incluido
diversos cursos y otros eventos ofrecidos por los propios institutos de
formación docente y por la Secretaría (y el Centro asociado) de Capacitación Docente de la ANEP. Por su parte, la Universidad de la República
(UdelaR) ha desarrollado un programa de Formación Permanente a
partir de 1994, que en años recientes ha ofrecido entre 50 y 70 cursos
por año. No es fácil saber qué fracción de estos cursos han tenido
participación de profesores en ejercicio pero, en términos generales,
puede decirse que incluyen aportes en esta dirección. En términos de
titulaciones universitarias ligadas a la docencia, deben mencionarse la
Licenciatura en Ciencias de la Educación con su opción docencia
(Facultad de Humanidades y Ciencias de la Educación, UdelaR); el
Instituto de Educación de ORT Universidad, con sus diplomas en
Educación y Planificación en Gestión Educativa a nivel de posgrado así
como también la Universidad Católica Dámaso Antonio Larrañaga con
sus diversos diplomas posgrados de especialización y maestrías. Corresponde señalar también los aportes de las asociaciones de profesores de
ciencias, que en Biología, Química y Física se crearon entre 1987 y 1990.
*
CIDE, “Informe sobre el Estado de la Educación en el Uruguay. Plan de Desarrollo
Educativo”, Tomo I, p. ix, 1966 en Darwin, C., Síntesis de la Formación docente en
Uruguay, UNESCO-IESALC, 2004.
** ANEP-CODICEN, Una Visión Integral del Proceso de Reforma Educativa en Uruguay
1995-1999, ANEP-CODICEN, Montevideo, 2000. Véase también Caraballo, D.;
Chichinaldi, C. y Curto, V., La Formación Docente en el Uruguay. Evolución, Estado
de Situación y Perspectiva, UNESCO-IESALC, 2004, <www.iesalc.unesco.org.ve>
*** ANEP-CODICEN, Panorama de la Educación en el Uruguay: Una década de
Transformaciones 1992-2004, ANEP-CODICEN, Montevideo, 2005; cuadro 4.15
reportan resultados de una encuesta que coloca en 50% a los profesores con título
de enseñanza media para el año 2001.
****Agradezco a la Lic. Carolina Abud por el relevamiento sobre la enseñanza de las
ciencias en el Uruguay.
20
Estas asociaciones han organizado congresos y cursos para sus asociados, que suelen incluir a muchos docentes interesados por superarse
profesionalmente.
La investigación científica en Uruguay
No pretendemos hacer justicia a la historia de la investigación
científica en Uruguay, pero nos interesa destacar que su profesionalización
ha sido un proceso lento y relativamente reciente. El actual Instituto de
Investigaciones Biológicas “Clemente Estable” (IIBCE) se fundó en 1927.
En la UdelaR, el régimen de Dedicación Total como marco de estímulo a
la concentración en la vida académica y la investigación científica, se
creó recién en 1958. El Programa de Desarrollo de las Ciencias Básicas
(PEDECIBA) se creó en 1986 y ha tenido influencia decisiva en la
consolidación de sus áreas de Biología, Física, Química, Matemática e
Informática, al combinar el apoyo a la investigación y la formación de
jóvenes investigadores a los niveles de maestría y doctorado. Entre las
varias claves para el éxito de este programa se cuentan: a) su estructura
transversal, convocando a los investigadores en ciencias básicas de la
UdelaR independientemente de la facultad o servicio en que trabajen, así
como a investigadores de otras filiaciones, particularmente del IIBCE,
pero también de otras instituciones públicas y privadas. En los últimos
años, egresan del PEDECIBA entre 25 y 30 maestrandos y unos 15
doctores por año.
A modo de síntesis
El sistema uruguayo se ha caracterizado por un nivel relativamente
bajo de profesionalización de sus docentes de nivel secundario, en
general y, muy particularmente, en el caso de las asignaturas científicas.
La formación docente ha estado separada de la universidad desde hace
más de medio siglo, y los institutos que titulan profesores no han logrado
cubrir las necesidades del sistema. Ha aumentado la oferta de formación
permanente para los docentes en ejercicio, pero ésta ha sido fundamentalmente bajo la forma de cursos y talleres. Los espacios para la
innovación en la enseñanza de las ciencias han sido acotados. Los nexos
entre los docentes en ejercicio y los universitarios, y particularmente con
los investigadores en ciencias en el país, han sido muy limitados.
En este contexto, es casi imposible que un profesor que no ha tenido
contacto con el quehacer científico pueda incorporar a su tarea en el aula
la dimensión de exploración imprescindible para un aprendizaje activo
de las ciencias. El Programa de Pasantías que se presenta en los
siguientes capítulos constituye una innovación para atender a este
problema.
21
Características principales del programa
de pasantías PEDECIBA-UNESCO
Concepción
En el capítulo hemos pasado revista a algunas características del
sistema educativo uruguayo que son relevantes a la hora de concebir un
programa específico de mejoramiento de la enseñanza de las ciencias.
Entre ellas, conviene recordar que la Universidad de la República
(UdelaR), única universidad pública del país y uno de los principales
ámbitos de investigación científica, y la Administración Nacional de
Educación Pública (ANEP), responsable de toda la educación pública
preuniversitaria, así como de la formación de sus docentes, tienen
décadas de desarrollo independiente. En el caso de las ciencias básicas,
es bueno volver a señalar que el Programa de Desarrollo de las Ciencias
Básicas (PEDECIBA), instalado durante la transición democrática de la
década de 1980, reunió las voluntades del Ministerio de Educación y
Cultura (MEC), y en particular de su Instituto de Investigaciones Biológicas “Clemente Estable” (IIBCE), y de la UdelaR para promover el
desarrollo de las ciencias básicas, favoreciendo el retorno de científicos
residentes en el exterior y la formación disciplinar a nivel de maestría y
doctorado, entre otras iniciativas.
No han faltado declaraciones de voluntad de articulación entre los
distintos programas e instituciones ligados a la enseñanza superior. Sin
desmerecer estos propósitos, no se le escapa a nadie que ha sido
sumamente dificultoso implementar nexos fluidos entre las partes.
Sigue siendo enorme la distancia entre la capacidad de detectar necesidades y la capacidad para imaginar y llevar adelante políticas educativas
concebidas y evaluadas de manera regular. Por ejemplo, el tránsito entre
las instituciones es complejo, y con frecuencia remite, aún a estudiantes
avanzados en una de ellas, a los años iniciales de otra, si no a completar
algún requisito de la enseñanza preuniversitaria. Como ha dicho Tedesco*
para los problemas educativos de la región, tenemos diagnósticos muy
importantes, pero el desafío es encontrar respuestas.
Con respecto a la formación docente, para viabilizar cambios educativos significativos hace falta mejorar sustantivamente su formación
*
Tedesco, J.C., Opiniones sobre Política Educativa, Ediciones Gránica, Buenos
Aires, 2005.
23
básica, pero también las políticas de educación permanente en los que
contribuyan y participen el Estado, los gremios docentes y la sociedad
civil (Rivero).* Los docentes no son autómatas sociales cuyas acciones
obedecen únicamente a estímulos externos, tales como los cambios de
programas o nuevas reglamentaciones. Son sujetos capaces de dirigir
aprendizajes dialógicos donde un importante y diverso número de
transferencias culturales pueden tener lugar. Por ello, “es importante
conocer la subjetividad de los agentes sociales para comprender lo que
hacen y por qué lo hacen. Esta comprensión es una condición necesaria
del éxito de las políticas públicas” (Tenti).**
La escasez de docentes titulados en el país y la ausencia de recursos
humanos fuertemente capacitados en el sistema preuniversitario se han
agravado con la creciente expansión de la matrícula de la enseñanza
secundaria. Un 45% de la población de docentes de Secundaria tiene 40
horas de dedicación (CODICEN).*** Esta sobrecarga no favorece las
condiciones laborales, ni mucho menos la formación permanente.
Hemos desarrollado con cierto detalle este punto en la “Introducción”,
pero deseamos resaltar la estrecha dependencia que existe entre las
condiciones y niveles de formación de los docentes, sus posibilidades
reales de actualización, y su potencial desempeño en el aula.
Así surge el diseño de lo que hoy se conoce como el programa de
pasantías para profesores de Ciencias PEDECIBA-UNESCO. En la gestación
de este programa se dialogó con varios investigadores de diversas áreas del
PEDECIBA. Además de un claro reconocimiento de la importancia de la
enseñanza de la ciencia en la educación preuniversitaria, era fuerte la
convicción de que se debía hacer algo para terminar con los discursos
infértiles y genéricos sobre la articulación de los diferentes niveles de la
enseñanza. Un conjunto de ideas generales en torno al problema apareció
como cimiento del programa en esas etapas de gestación:
•
•
•
*
Para mejorar la enseñanza de las ciencias era indispensable un
acercamiento a las personas y los lugares donde se hace ciencia.
Existía un importante contingente de investigadores que acompañarían voluntariamente una iniciativa para profesores de ANEP, si el
trabajo era acotado en el tiempo.
Existía un buen número de profesores que deseaba ampliar su
formación disciplinar, pese a las limitaciones financieras y de disponibilidad de tiempo.
Rivero, J., Educación y Exclusión en América Latina: Reformas en Tiempos de
Globalización, Miño y Dávila Editores, Madrid, 1999.
** Tenti Fanfani, E., La Condición Docente: Análisis Comparado de la Argentina,
Brasil, Perú y Uruguay, Siglo Veintiuno Editores, Buenos Aires, 2005.
*** ANEP-CODICEN, Panorama de la Educación en el Uruguay: Una década de
Transformaciones 1992-2004, ANEP-CODICEN, Montevideo, 2005.
24
•
Se reconocía que los profesores de ciencias tenían oferta de formación
permanente muy limitada.
Al diseñar un programa que, por su naturaleza y financiamiento,
necesariamente será de pequeña escala, es importante identificar algunas ideas rectoras que potencien su utilidad. En un sentido general,
debería contar con lo que Austin* denomina las siete “c”:
•
•
•
•
•
•
•
conexión con la finalidad y la gente,
claridad de propósito,
congruencia entre tarea estratégica y valores,
creación del valor,
comunicación entre los miembros del equipo,
continuidad en los aprendizajes,
compromiso con el emprendimiento.
En nuestro caso, nos planteamos tres requisitos generales: a) la
iniciativa debería vincular la formación permanente del docente y la
investigación científica; b) el programa tenía que ser compartido entre la
UNESCO y una institución o programa que ofreciese las mayores garantías de calidad científica; y c) debería obtenerse el aval y apoyo del
Consejo Directivo Central (CODICEN) de la ANEP, para validar los esfuerzos de los docentes.
Cada uno de estos tres requisitos atiende a las necesidades generales
de formación docente en el caso particular de Uruguay. Así, ya se ha
notado que la separación de la formación docente de la enseñanza
universitaria, y con ello de la investigación científica, es una característica del sistema educativo nacional. Se buscó por tanto un programa que
lograse un contacto directo entre investigadores y docentes. Por sus
características de integración por y para los científicos, independientemente de su inserción institucional, y su carácter innovador en el
desarrollo de las ciencias, el PEDECIBA parecía un socio natural para este
emprendimiento. Los investigadores que forman parte de este programa
son, en muchos casos, docentes de la UdelaR, aunque también del IIBCE
u otras instituciones. En todos los casos, deben ser investigadores
activos, esto es generadores, y no solamente transmisores, del conocimiento científico. El PEDECIBA está organizado en cinco Áreas (Biología,
Física, Química, Matemática e Informática), lo cual facilitaría la
implementación para docentes de algunas de ellas.
* Austin, J. E., El Desafío de la Colaboración, Ediciones Gránica, Buenos Aires, 2000.
** Como dato histórico, la Oficina de UNESCO en Montevideo, como Oficina Regional
de Ciencia y Tecnología participó activamente en la gestación del PEDECIBA bajo
la Dirección del doctor Gustavo Malek.
25
Desde los primeros contactos, el ingeniero Enrique Cabaña, en aquel
entonces Director del PEDECIBA, se mostró sumamente interesado en
comenzar una acción conjunta con la UNESCO. Se nos expresó que, si
bien dentro de los objetivos de este programa se encontraba el de
mejoramiento de la enseñanza de la ciencia, y sin perjuicio de reconocer
diferentes esfuerzos realizados en esa dirección, las dificultades estructurales identificadas en la “Introducción” habían inhabilitado hasta el
momento una acción sostenida en el tiempo. Los términos generales de
una cooperación surgieron de manera natural. El Sector Educación de
UNESCO, Montevideo elaboraría una propuesta que sería discutida en la
Comisión Directiva del PEDECIBA.*
Con relación a nuestro tercer requisito, el ingeniero Enrique Cabaña** incursionó en el diálogo con las autoridades de la ANEP, obteniendo
como resultado una resolución del CODICEN que reconoce el interés de
la propuesta y nombra un delegado para que participe en la selección de
los profesores (véase anexo 1). El PEDECIBA realizó un esfuerzo económico importante para el primer lanzamiento de la experiencia, lo cual
permitió apoyar a un mayor número de profesores.
Financiamiento 1999-2005
US$
40.000
UNESCO
2.700
PEDECIBA
30.000
20.000
36.600
2.965
9.532
11.752
19.600
10.000
11.500
5.048
0
1999
*
2000
2001
2002
9.700
7.200
7.200
4.285
6.222
6.278
2004
2005
2003
El PEDECIBA es conducido por una Comisión Directiva que consta de doce
integrantes: Director, Subdirector, tres representantes de la Universidad, tres
representantes del Ministerio de Educación y Cultura, uno de los cuales corresponde al Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable (IIBCE), dos
representantes de las Áreas (generalmente todos los Coordinadores de Área, tienen
dos votos entre los cinco), un representante de los investigadores, un representante de los estudiantes de posgrado del programa.
** Sin lugar a dudas, la perseverancia del ingeniero Cabaña fue indispensable para
que se consumara la resolución favorable del CODICEN en un contexto difícil por
las polémicas en torno a la reforma educativa. Aunque hubiese sido deseable un
compromiso mayor de las autoridades de la ANEP, en aquel contexto seguramente
hubiese sido muy difícil lograrlo.
26
El diseño de la experiencia se basó en dos elementos. Primero, el
llamado modelo de inmersión, extendido en la enseñanza de idiomas
como forma intensa y rápida de facilitar el aprendizaje. Segundo, la
pasantía, una figura habitual tanto a nivel universitario como empresarial.
a. El modelo de inmersión
Dentro de los muchos sistemas que, en el área de la enseñanza de
idiomas, buscan un mayor aprendizaje en el mínimo de tiempo, es
ampliamente conocido el modelo de inmersión. Como su nombre lo
indica, consiste en que el aprendiz debe “zambullirse” en una situación
en la que el idioma que se quiere aprender es el principal, si no el único,
medio de comunicación, para todas las actividades cotidianas. Obviamente hay requisitos mínimos de conocimientos iniciales, y se entiende
que la comprensión y fluidez del participante serán limitadas, pero con
el pasar del tiempo se potencian múltiples aprendizajes, no solamente
acentuando las capacidades idiomática y de lenguaje, sino también de
comprensión de los contextos culturales en que funciona el idioma. En
síntesis, este modelo de aprendizaje, que se utiliza tanto en centros
educativos como en programas de intercambio, acentúa, a diferencia de
los métodos tradicionales una incorporación de comunicación y cultura
como parte integral del aprendizaje.
b. La pasantía
Tanto como figura curricular como de iniciación al mundo del
trabajo, esta modalidad es ampliamente usada como instrumento de
formación. Su nota distintiva está dada por la posibilidad de establecer
contacto directo entre personas así como también por un intercambio
de conocimientos que se presentan impregnados con aprendizajes
prácticos. La vinculación buscada entre docentes e investigadores
demandaba un concepto de comunidades de práctica* que potenciara
la posibilidad de configurar relaciones dinámicas entre los actores, de
las que el objeto de estudio (de investigación) fuese un elemento
constitutivo. Es claro que una pasantía es una experiencia de inmersión
en el mundo laboral, o en un laboratorio particular en el marco de una
currícula de formación. La referencia a la inmersión en el caso de las
lenguas viene al caso porque implica el transporte a un medio diferente,
que no es parte del marco curricular o del potencial campo laboral de
un estudiante. En el caso de los profesores pasantes, la inmersión en
*
Una comunidad de práctica según Etienne Wenger (2002) es un contexto dinámico
que maneja competencias y puede integrar nuevos ciudadanos a compartir
experiencias y reconstruir la identidad comunitaria.
27
laboratorios de investigación está fuera de su marco curricular y de su
campo potencial de trabajo.
La elección de esta forma de trabajo fue natural al pensar en las
disciplinas experimentales comprendidas en el PEDECIBA: la física, la
química, y la biología. Las otras dos áreas, sin embargo, presentaban
características diferentes, y no estaba claro si una pasantía sería la mejor
forma de trabajo. En el caso de la informática, si bien la disciplina se ha
abierto camino en la formación preuniversitaria, ni la inserción curricular
de la materia ni su plantel docente están tan claramente conformados
como en las disciplinas experimentales. A nadie escapa que la enseñanza
de la matemática y la formación de sus profesores preuniversitarios
constituyen problemas importantes, pero no parecía evidente que las
pasantías representasen una buena contribución a esa problemática.*
Vistas estas dificultades, se optó por concentrar la experiencia en las
áreas de biología, física, y química. Cuando nos referimos de aquí en más
a pasantías o docentes en ciencias estamos abordando este subconjunto
particular.
Para los docentes de ciencias, las pasantías propuestas presentan
importantes desafíos.
En primera instancia se ubica al profesor en situación de aprendiz de
laboratorio (contrapuesta a la de transmisor de saber acabado en la que
normalmente se ubica). Este punto, que es clave para la finalidad del
programa, al comienzo no es de fácil comprensión para el docente. Debe
tenerse en cuenta que la forma más común de apoyo a la formación
permanente de los docentes es el dictado de cursos, y que dentro de éstos
predominan ampliamente aquellos que se ocupan de temas de los
programas de la enseñanza secundaria. Por ejemplo, se ofrece un curso
sobre radioactividad porque el tema está incluido en el programa de
química de cierto año. Nada hay de malo en ello, por el contrario, pero
la situación es bien diferente de la de una pasantía. En este último caso
se le pide que se ubique en una situación de aprendizaje de contenidos
sin aparente utilidad inmediata para su función docente. El manejo de
este corte no es sencillo, y genera ansiedad y temores frente a lo
desconocido. En consonancia con los fines de la pasantía, normalmente
el investigador no prepara un módulo aplicable en el aula por parte del
docente. Por el contrario, le explica qué es lo que se hace en su
laboratorio, cuáles son las grandes preguntas, y lo va orientando hacia
posibles trabajos concretos para realizar durante la pasantía. Lo central
es que el docente se “zambulla” (con los necesarios ajustes y orientaciones) en algún componente de la investigación en la que el equipo del
*
28
Algunas pasantías en física teórica, por ejemplo, presentaron particularidades y
dificultades que bien pudieron haber surgido en posibles pasantías en matemática.
laboratorio está trabajando. Se da por tanto, una integración temporal
del docente al clima y asunto designado para trabajar en el laboratorio.
En segunda instancia, surge como aspecto importante el manejo de
la responsabilidad; este pasante es un trabajador docente y se diferencia
del estudiante de grado o de posgrado en edad, intereses, uso de su
tiempo y otros aspectos. La amplia mayoría toma con mucha seriedad las
tareas que el investigador les propone.
En tercera instancia, el solo hecho de ser seleccionado para participar
en el programa y de recibir una beca de apoyo, constituyen una
validación de su perfil profesional y carrera. Para la mayoría de ellos, es
la primera vez que tienen una relación de trabajo personalizada y una
beca para profundizar su formación. La experiencia de apoyo financiero
que puede aspirar en su carrera es muy acotada.
En cuarta instancia, el programa ofrece amplios grados de libertad
sobre la adquisición del conocimiento. Si bien la modalidad de pasantía
expone al docente al clima del laboratorio y al quehacer científico, marca
los tiempos en relación con la tarea. Esta es una experiencia muy fuerte
para los profesores, que les facilita el reconocer la capacidad de aprender
desde sus propias preguntas. En sus relatos se expresa ese gusto en
profundizar sobre los temas, así como el re-educarse a un tiempo sin
timbres ni cortes. Estos comentarios enfatizan en nuestra lectura la
libertad que acompaña a las distintas posibilidades de conocimiento y
profundización en el trabajo científico del laboratorio. En el capítulo
siguiente veremos con detenimiento en un estudio de caso este análisis
de contenido de los relatos docentes. Lo importante aquí es enfatizar que
el aprendizaje en las diversas tareas del laboratorio trae consigo un
manejo de tiempo continuo o tiempo “ligado a tarea” que juega como
facilitador de otras preguntas, otras curiosidades, otros saberes que en
conjunto ayudan a la profundización de los temas de trabajo. El docente
por tanto está en control de su propio aprendizaje, y realiza de modo
continuo una evaluación directa o indirecta de su ubicación frente al
objeto de estudio, al tema, a la tarea.
En suma, podemos decir que el núcleo central de este programa es el
aprendizaje que se da, en el marco de un laboratorio de investigación y
de sus actividades, en la interacción entre investigador y docente. Esta
localización y forma de trabajo constituyen las únicas pautas
metodológicas ineludibles del programa. Desde ese núcleo, el pasante
explorará las más diversas vías de contacto con la actividad científica
(conocimiento de otros investigadores y laboratorios, asistencia a conferencias, bibliotecas, servicios técnicos, etcétera).
29
Puesta en marcha
Un importante número de tareas debían coordinarse para poder
hacer el llamado abierto y seleccionar a los profesores pasantes. En
primera instancia, los coordinadores de las tres áreas del PEDECIBA que
nos acompañaron, Biología, Física y Química, recabaron información
sobre los investigadores que estaban dispuestos a recibir a un profesor
pasante y los campos de investigación del laboratorio de recepción.* Con
la información de los investigadores y laboratorios disponibles se configuró el primer llamado (véase anexo 2). Los aspirantes podían señalar
hasta tres temas posibles para la realización de sus pasantías.
El proceso de selección se realizó de manera conjunta entre los
coordinadores de las tres áreas del PEDECIBA involucradas (o sus
representantes), el delegado de ANEP (en el caso del primer llamado), y
el responsable de Educación de UNESCO, Montevideo. Los coordinadores
realizaron un estudio previo de las aspiraciones, así como de la factibilidad
de atenderlas. Como criterios de selección, se buscó a profesores
titulados en ejercicio de la docencia en la ANEP, preferentemente con
algunos años de trabajo, pero también con al menos quince años de
docencia por delante. Se dio preferencia a aquellos docentes que
mostraban evidencia de haber realizado esfuerzos de formación luego de
su titulación (por ejemplo, asistiendo a los Congresos de las Asociaciones
de Profesores correspondientes, o a las Jornadas para Docentes organizadas por la Facultad de Química, o a congresos científicos). Sin
desatender la excelencia, se trabajó además con criterios de equidad,
como lo fueron la elección de un número aproximadamente igual de
docentes del Interior y de la capital, y más en general la búsqueda de una
amplia distribución geográfica de los docentes seleccionados. Igualmente, se atendió a los desequilibrios de género de las disciplinas (baja
representación de hombres entre los docentes de biología, y lo contrario
en física). El resultado del proceso de selección es una lista ordenada de
pasantes, acotada por los recursos disponibles, seguida de una lista
preferencial de alternos.
Además del anuncio formal, se optó siempre por una comunicación
personal a los seleccionados por parte de los coordinadores o de los
investigadores que recibirían a los pasantes. Este aspecto puede parecer
menor, pero es valorado especialmente por los profesores del Interior en
sus narrativas. Comentan como una grata sorpresa el tener un vínculo
*
30
Debe tenerse en cuenta que los laboratorios del PEDECIBA se encuentran en
diferentes Facultades y otros servicios de la Universidad de la República, así como
en el Instituto de Investigaciones Biológicas “Clemente Estable” y en otros centros.
La pasantía siempre se desarrolla en el laboratorio de un investigador del
PEDECIBA que se responsabiliza de llevarla adelante, sin perjuicio de que, en el
transcurso de la misma, el pasante realice visitas o experiencias en otros servicios.
personal con el investigador o algún miembro del equipo aun antes de
comenzar la pasantía. Debe tenerse en cuenta que la realización de una
pasantía presenta muchas interrogantes y dificultades prácticas para
un docente del Interior del país que debe trasladarse a Montevideo para
llevarla a cabo (horas de transporte, lugares de estadía, lecturas previas,
horarios, etcétera).
Distribución de pasantes por departamento, 1999-2005
31
Modalidades de la pasantía
La experiencia de inmersión se realiza por un total de 120 horas y se
ofreció originalmente en dos modalidades: intensiva y extensiva. La
primera se concentra en un mes y es la que incluye la posibilidad de que
la ANEP conceda licencia especial acorde con el estatuto docente. La
segunda incluye dos o más días por semana de trabajo en el laboratorio,
que se suman a las tareas semanales del docente seleccionado. Con el
correr de los años y dadas las evaluaciones de los relatos docentes,
solicitamos a los investigadores que intentaran favorecer la opción
intensiva. Las razones están relacionadas con la alta carga docente que
poseen los profesores. Esta situación laboral dificulta la posibilidad de
espacios para lectura y concentración en la experiencia necesarios para
un aprovechamiento óptimo de la experiencia. En la modalidad extensiva, el ritmo del aprendizaje en el laboratorio queda muy supeditado a las
importantes responsabilidades de la labor docente regular (clases,
reuniones de profesores, correcciones y demás).*
En la práctica, ha surgido en algunos casos una modalidad “mixta”,
en la que se combinan períodos de baja dedicación con algunas semanas
de dedicación intensiva. Esta opción ha servido, en algunos casos, para
iniciar el trabajo con lecturas previas y una orientación al trabajo
experimental intercalada con las actividades normales del docente, y
completarlo luego en modalidad intensiva. Por otro lado, algunos docentes prefieren esta modalidad para aprovechar sus momentos de mayor
libertad (por ejemplo, las vacaciones de julio) de forma intensiva, sin
tener que solicitar licencia para optar por una modalidad intensiva.
Evaluación
La evaluación de cada pasante e investigador se llevó adelante por
medio de una entrevista individualizada con cada participante durante
los años 1999 y 2000. A partir del 2001, y hasta el presente la entrevista
se realizó exclusivamente a los profesores. En todos los casos, al final de
la pasantía, cada investigador completó un formulario de evaluación
(véase anexo 3). Con el estudio de caso de Biología –en el siguiente
capítulo– se detallará el proceso de evaluación. Por el momento, solo
señalaremos que para el docente es una instancia específica de reflexión,
que promueve una narrativa directa y detallada de la experiencia de
*
32
Un alto número de narrativas identifica el peso que les representa haber dejado a
sus estudiantes. Estos profesores saben que el sistema tendrá dificultades serias
en ponerles suplentes y que los alumnos corren riesgos de perder alguna clase.
inmersión del profesor, por un tiempo que varía entre 25 minutos y una
hora.
Con relación a los dos años que se realizó la entrevista con los
investigadores, su objetivo principal era conocer sus opiniones sobre la
experiencia, la forma como se formularon los planes de trabajo, y su
impresión sobre el pasante seleccionado, así como también recibir
sugerencias. Esta instancia fue importante para recabar opiniones de
primera mano sobre el programa y considerar modificaciones posibles.*
La mayoría de los investigadores se mostró receptivo a sugerencias sobre
la forma de llevar a cabo las pasantías. En estos diálogos surgió también
la idea de realizar algún tipo de cierre de la experiencia, más allá del
llenado del formulario de evaluación.
Ajustes al programa: el Encuentro-Taller
El esfuerzo de implementar una iniciativa innovadora demandó
muchos aprendizajes por parte de “los socios”. En lo que a nosotros
corresponde, fue necesario ajustarse al recambio de los coordinadores
de área, que ocurre cada dos años en el PEDECIBA, y establecer relaciones
fluidas de trabajo con el personal administrativo del programa. Muchos
problemas particulares de los profesores o los laboratorios se resolvieron
entre el investigador y el profesor, existiendo solamente un caso en el que
fue necesario convocar a un suplente, ya que el titular no podía
razonablemente acomodar su pasantía a sus dificultades particulares y
a los tiempos de disponibilidad del investigador.
Las sucesivas ediciones del programa se vieron facilitadas por la
implementación de inscripciones por Internet, y por el hecho de que los
viejos pasantes sirvieron de divulgadores del programa ante sus pares.
Las entrevistas de los docentes y de los investigadores los dos
primeros años apoyaban la idea de algún tipo de “informe final” como
actividad de cierre. En muchos casos, los investigadores solicitaron
informes escritos como clausura de la actividad. A partir del quinto año
de la experiencia, nos propusimos la implementación de un cierre
colectivo que constituyó un desarrollo importante para el programa. Nos
referimos al Encuentro Anual de Pasantes que se realiza como cierre de
la experiencia de inmersión desde el año 2003 al presente. Este encuentro buscó cumplir diversas funciones de interés. La primera fue que
existiera una instancia de socialización entre los pasantes, de lo actuado
individualmente en sus laboratorios de recepción. Se buscaba, en ese
marco, que el profesor tuviera la oportunidad de presentar a sus pares
*
Una investigación específica con esos datos se encuentra en proceso.
33
los resultados de la experiencia de inmersión. Finalmente, se procuró
que el Encuentro habilitara a conocer y poder compartir la experiencia
con aquellos investigadores del programa interesados en participar.
Apelamos una vez más, además, a la buena disposición de un par de
investigadores por año, que prepararon sendas presentaciones sobre
temas de su especialidad para los pasantes del año. Un listado de las
conferencias ofrecidas aparece en el anexo 4 de este capítulo, y el texto
completo de tres de ellas se presenta en la sección “Conferencias abiertas
a cargo de investigadores de PEDECIBA (Encuentro-Taller 2003 y 2004)”.
Aunque las formas variaron a lo largo de los años, en todos los casos se
procuró la participación de los profesores de las tres disciplinas en
actividades conjuntas. Pensamos que para un docente de biología, por
ejemplo, normalmente alejado de la física, era interesante escuchar una
conferencia dictada por un investigador en esa disciplina, como lo era
conocer el trabajo de otros profesores, tanto dentro como fuera de su
campo de enseñanza.
Se eligió el póster como forma de presentación de los trabajos
realizados por los docentes. Al igual que con la experiencia de pasantía,
la preparación de un póster no es ninguna novedad para un estudiante
de posgrado universitario; sin embargo sí lo es para los docentes
pasantes. Conscientes de esta dificultad, se ofreció una guía de elaboración que hoy forma parte de los formularios de presentación al Encuentro (véase anexo 5). De esta manera, se facilitaba la preparación, que
además promovió nuevos intercambios docente-investigador.
El primer Encuentro de Pasantes se realizó el año 2003 (véase anexos
6 y 7) en la Facultad de Ciencias, y fueron invitados todos los pasantes
desde 1999, así como los investigadores que quisiesen asistir. Desde
2004 hasta el presente, la participación en el Encuentro de Pasantes se
realizó todos los años, y es una de las responsabilidades que contrae el
profesor al aceptar su beca. El encuentro es abierto a otros interesados*
y se realiza en el mes de setiembre.
Con la incorporación del Encuentro se cierra, a nuestro entender, una
intervención educativa que desde su concepción hasta su finalización
tiene como base la cooperación de actores diversos en torno a un objetivo
central, esto es, la colaboración en la formación del profesor de ciencias
con investigadores que hacen ciencia en Uruguay.
Cerramos este capítulo con la distribución geográfica y por área de
conocimiento de los profesores, y el total de investigadores que acompañaron el Programa.
*
34
Para maximizar la asistencia de otros docentes, y con variantes a lo largo de los
años, se ha contado con el apoyo de las Asociaciones de Profesores para la
convocatoria y difusión de estos Encuentros.
Profesores-investigadores, 1999-2005
50
40
40
46
30
20
26
43
16
Investigadores 91
29
14
10
35
13
Profesores Interior 115
Profesores Montevideo 56
0
Biología
75
Física
40
Química
56
35
Anexo 1
36
37
Anexo 2
38
Anexo 3
39
Anexo 4
40
Anexo 5
41
Anexo 6
42
Anexo 7
43
Evaluación y análisis de las pasantías
MARÍA PAZ ECHEVERRIARZA, ALCIRA RIVAROSA, PAULA SANTOS
Introducción
En este capítulo se presenta una evaluación y análisis del programa
de Pasantías PEDECIBA-UNESCO. Se describen los instrumentos de
evaluación utilizados, incluyendo las entrevistas a docentes así como
información general sobre las evaluaciones escritas realizadas por los
investigadores. El núcleo central del capítulo está constituido por el
análisis detallado de las entrevistas realizadas al grupo de docentes de
biología que han participado en esta experiencia a lo largo de los siete
años de ejecución del Programa. Se describe el proceso de análisis que
ha sido concebido en diversas etapas de complejidad en la tradición
etnográfica de análisis de contenido. Este proceso forma parte y sustenta
las principales conclusiones que se discuten a lo largo del capítulo.
Los instrumentos de evaluación
Al terminar su experiencia en el laboratorio, el profesor tiene dos
instancias de evaluación. La primera consiste en una entrevista semiabierta con Educación UNESCO, Montevideo (véase anexo 1). La segunda
es un formulario que completa cada investigador (véase anexo 3 del
capítulo anterior) donde se detalla las características del plan de trabajo
realizado, los aspectos más significativos del pasante y su labor, y se le
asigna al trabajo del profesor un número en escala progresiva del 1 al 5.
El formulario también recoge información sobre el tipo de pasantía
realizada (intensiva, concentrando el trabajo en un mes, o extensiva,
distribuido en un semestre) y el cumplimiento de las 120 horas requeridas.
Como forma general de informar sobre la evaluación del investigador
presentamos a continuación un cuadro por área con el puntaje recibido
en la totalidad de los profesores pasantes.
45
Evaluaciones de los investigadores 1999-2005
Área/Puntaje
Biología
Física
Química
Nota
3
4
5
2
3
4
5
3
4
5
Pasantes
5
20
46
1
7 15
16
2
16
37
Evaluaciones/área
Total evaluaciones
71
39
55
165**
* Se truncó al entero inferior las notas con decimales.
** No se dispone de seis formularios de evaluación.
Durante los dos primeros años (1999 y 2000) se entrevistó también
a los 49 investigadores, procurando identificar en la experiencia fortalezas y obstáculos para el éxito del programa. Nuestro interés se centraba
en obtener información de primera mano sobre el quehacer diario de su
convivencia con el profesor pasante. Escuchar las dificultades que
habían encontrado, analizando si las dificultades podían relacionarse
directamente con los criterios de selección del profesor en el llamado
abierto (véase anexo 2 del capítulo anterior).
Una primera constatación fue que algunos de los investigadores ya
habían tenido experiencias previas de vinculación con el sistema educativo preuniversitario, sea como parte del departamento, cátedra o
instituto o a título individual. Las modalidades más sobresalientes de
esas experiencias eran cursos sobre diversos temas, así como también
intercambios de ideas con directores de centros educativos, maestros,
profesores y practicantes, visitas a aulas, elaboración de materiales, y
contribuciones diversas a ferias y clubes de ciencias, etcétera. Una
segunda constatación, señalada por los investigadores con mayor frecuencia, fue el poco interés demostrado por el CODICEN en apoyar,
financiar y potenciar estas iniciativas y otras similares de la comunidad
científica para el mejoramiento de la enseñanza de la ciencia. Muchos
habían hecho considerables esfuerzos personales en esa dirección.
Mencionaron en ese sentido diferentes acciones institucionales que
habían llevado adelante. La experiencia de recibir a un profesor de
ciencias como pasante de investigación era novedosa y desafiante pese
a que, al mismo tiempo, la mayoría de los laboratorios había tenido
pasantías de estudiantes de licenciatura, estudiantes extranjeros, o aun
técnicos de empresas.
En suma, nuestras visitas para realizar las entrevistas con los
investigadores en sus laboratorios durante los dos primeros años, fueron
importantes para medir el grado de sintonía que este programa poseía
con los investigadores, colaboradores indispensables para construir
esta experiencia de formación para el docente de ciencia.
46
La entrevista con el profesor es también una modalidad de trabajo
costosa, pero aporta un elemento de confiabilidad importante para
conocer los logros y dificultades que presenta la experiencia. Usamos
este instrumento en dos niveles diferentes, pero complementarios. Por
una parte, se ha usado la información para modificar el programa sobre
la marcha. En particular, se volvió evidente que, en general, las pasantías
intensivas resultaban más satisfactorias al darle mayor continuidad a la
experiencia. Por otra parte, esta entrevista constituye el corpus de la
investigación que nos permite comprender el proceso de aprendizaje de
este grupo de profesores de ciencias. Como se ha comentado más arriba,
el programa fue concebido como una experiencia de inmersión, por
analogía con experiencias semejantes en el aprendizaje de los idiomas.
El corte con la rutina cotidiana a favor de una alta y sostenida dedicación
a las pasantías resultó generalmente en una experiencia mejor que el
apartar un día por semana, por ejemplo, durante varios meses, para una
pasantía extendida. Existen excepciones a esta tendencia, y en algunos
casos la pasantía extendida favorece la lectura y asimilación gradual de
la experiencia. Algunos investigadores han hecho buen uso de las
ventajas de ambos regímenes, entregando material de estudio por
adelantado, para luego recibir al pasante en régimen intensivo. Se ha
usado también una tercera opción, que denominamos de modalidad
mixta, intercalando períodos intensivos de trabajo y fases de menor
intensidad. Ello ha permitido a algunos profesores disponer de sus
vacaciones de invierno, y también, en algunos casos, ajustarse a
requerimientos del trabajo experimental.
Los comentarios y sugerencias contenidos en las entrevistas han
motivado otros cambios en el programa. Por ejemplo, varios docentes
mencionaron la conveniencia de realizar las pasantías en la primera
mitad del año, ya que el cansancio acumulado dificultaba un desempeño
óptimo en el segundo semestre. Como respuesta, se han mejorado
algunos aspectos organizativos para permitir que las pasantías se
realicen en la primera mitad del año. Otros pasantes manifestaban
interés por conocer a los colegas que como ellos habían sido seleccionados. Para facilitar el contacto entre pasantes e intercambios sobre sus
experiencias, desde el año 2003 se realiza un encuentro de dos días en
el que los pasantes presentan sus resultados en “posters”, que discuten
con sus pares, sin separación por áreas. Estos eventos han incluido
conferencias por parte de investigadores sobre problemas de interés
general en sus disciplinas. En los últimos años, observamos que la
elaboración del póster conlleva un esfuerzo de reflexión sobre lo actuado
y aprendido, permitiendo al mismo tiempo la presentación del material
a sus colegas y en sus lugares de trabajo. Para muchos pasantes, esta
modalidad de presentación, habitual en congresos, era nueva. Por ello,
facilitamos una guía simple de elaboración de los posters. La experiencia
ha sido valorada positivamente por los pasantes e investigadores.
47
El centro de nuestro interés es conocer la visión de los profesores
formados por la ANEP y su ubicación conceptual frente a los aprendizajes
científicos ofrecidos por los investigadores. La entrevista ofrece el
espacio físico vinculante con otro sujeto (el entrevistador de ED/UNESCO)
que no ha participado de la experiencia en el laboratorio pero desea
genuinamente saber sobre ella, para evaluarla y eventualmente continuarla en años siguientes. Las preguntas o bloques de preguntas juegan
un papel sugerente para que el profesor evoque qué pasó, qué se hizo,
qué se aprendió y con quiénes. Este tipo de entrevista se diferencia de
aquellas que buscan la conexión entre la reflexión y algunos supuestos
teóricos definidos a priori. Dicho de otra manera, se realizó una entrevista pre-secuenciada donde en forma oral se plantearon las mismas
preguntas exploratorias a todos los entrevistados en el mismo orden
(Denzin).* La entrevista se llevó a cabo en la oficina de la UNESCO en
Montevideo, en lugar del laboratorio, facilitando este cambio de espacio
físico, un corte en la rutina de la pasantía. En el diálogo se transita por
aspectos muy diversos, desde el contacto con el equipamiento, las
técnicas y el objeto de estudio hasta detalles de los contextos y características de las interacciones con el investigador responsable y algunos de
los equipos de trabajo de los laboratorios donde se hace ciencia en
Uruguay.
Análisis de las entrevistas: el caso de biología
Nos encontramos por tanto frente al estudio del caso biología definido
en la tradición de los métodos sociales de investigación: “el caso de
estudio no es por tanto una técnica específica; es una forma de organizar
datos sociales de modo de preservar el carácter unitario del objeto social
que está siendo estudiado” (Goode y Hatt).** En consecuencia, ni el caso
de estudio ni ningún otro enfoque puede ser caracterizado como el
análisis del individuo en toda su particularidad.
En esta sección presentamos los resultados del estudio de la información ofrecida por los 72 profesores de biología que han sido pasantes en
los laboratorios de los investigadores del PEDECIBA. El cuadro a continuación informa sobre el perfil del caso. Utilizamos como fuentes para
este conteo: fichas de inscripción, evaluaciones de los investigadores y
entrevistas.
*
Denzin, N. K., The Research Act: A Theoretical Introduction to Sociological Methods,
McGraw-Hill, Nueva York, 1978.
** Goode, W. J. y Hatt, P. K., Methods in Social Research, McGraw-Hill, Nueva York,
1952.
48
PERFIL CASO BIOLOGÍA*
Origen
Montevideo
Interior
29
Sexo
43
Femenino
Masculino
60
Promedio Edad
12
36,25
Promedio Horas de Clase semanal
34,25
Son Ayudantes Preparadores/otros
42
Se postularon al Programa más de una vez
17
Usando las mismas fuentes identificamos algunos aspectos generales que a nuestro juicio se relacionan directamente con el proceso del
aprendizaje del profesor docente.
En primera instancia nos referimos al manejo del inglés como lengua
de información científica. Un 60% debió leer en inglés, esto demandó un
esfuerzo considerable en muchos de los profesores pasantes. Cuando
esto era un escollo insalvable los investigadores facilitaban material en
castellano, explicando la importante limitante que esto significaba. En
segunda instancia, el manejo computacional o de las TIC en 35 docentes
49% debieron aprender o mejorar su manejo básico y en algunos casos
profundizar el uso de programas específicos para el aprendizaje del tema
de exploración en la pasantía. En tercera instancia, la oportunidad de
poseer para las clases propias de los docentes material de laboratorio. Un
50% de los profesores se llevó material práctico para enriquecer sus
clases. El tipo de material y la modalidad como se accedió a él es variada.
Por ejemplo, puede ser un preparado o un insumo que el equipo le ofrece
al profesor hasta un material específicamente realizado durante el
programa de la pasantía, u otro por una solicitud específica del profesor
que el investigador pudo asistir. Por último, hay un 17% de los profesores
pasantes que comenta haber participado de una salida de campo. Estos
aspectos generales complementan el perfil del caso biología y aportan a
nuestro interés central que es conocer la visión de estos profesores
pasantes describiendo las tendencias cualitativas de sus valoraciones y
procesos de aprendizaje en el laboratorio.
Las entrevistas se realizaron en todos los casos por la misma persona
para las primeras seis promociones.** Todas ellas fueron desgrabadas
* Se han perdido tres desgrabaciones de 75 entrevistas.
** La promoción 2005 contó con la asistencia de la licenciada Valeria Pérez.
49
textualmente. Se utilizó como plataforma para el análisis de contenido
un software de origen alemán cuyo nombre comercial es MAXQDA 1.*
Cinco preguntas fundamentadas con el doble propósito de evaluar el
programa y las posibilidades de aprendizaje fueron el eje conductor para
el diálogo con el profesor pasante. En la primera, ¿por qué se presentó
a esta experiencia?, buscábamos saber cómo se había enterado del
llamado a las pasantías y cuáles habían sido sus principales motivaciones para aspirar. En la segunda, ¿cómo planificó la pasantía?, se
buscaba obtener la visión del pasante sobre la fase de organización de
la experiencia para poder cotejarla con lo expuesto por el investigador en
su cuestionario. La tercera pregunta, ¿qué hicieron en realidad?, buscaba que el pasante evocara el recorrido y en él puede identificar cambios,
ajustes, novedades, impresiones que fueron importantes en su experiencia a lo largo de las 120 horas de inmersión en el laboratorio. La cuarta
pregunta, ¿qué elementos identifica como señales de aprendizaje?, se
usó como recurso para ayudar a evocar algún tipo de reflexión
metacognitiva** que pudo existir. Esta pregunta requería, con frecuencia, esfuerzos importantes de parte del pasante, que a menudo solicitaba
pistas para contestarla. Se buscaba una interrupción de la mera
descripción para incorporar una valoración del proceso, desde cómo
llegó a la experiencia, hasta cómo lo vivió y cómo se reintegra a su
actividad de profesor. La quinta pregunta, ¿en qué forma piensa que
puede seguir vinculado a esta experiencia?, se formulaba junto a una
solicitud de comentarios y sugerencias.
Cada desgrabación se codificó con los siguientes datos. Área (biología,
física, o química), año de realización, sexo del pasante, cantidad de horas
de trabajo, modalidad, investigador responsable. En una primera instancia, cada desgrabación se analizó por dos personas de manera
independiente, buscando identificar en el texto palabras clave coincidentes con ideas centrales que el pasante enfatizaba. En segundo lugar,
trabajamos cada desgrabación conjuntamente buscando identificar
descriptores coincidentes entre los pasantes y acordar cómo nombrarlos
en pocas palabras como descriptores. La idea inicial era que cada
pregunta nos habilitaría un bloque de descriptores diferente. Sin embargo, los pasantes respondieron con mucha elocuencia y en algunos casos
en extenso, sin limitarse estrictamente a cada pregunta. La forma de
entrevista semi-abierta permite, justamente, esa amplitud.
* VERBI Software. Consult. Sozialforschung. GmbH, Berlin 2001.
** Los aspectos de metaconocimiento comprenden la conceptualización explícita y
consciente del conocimiento que tiene un sujeto sobre cualquier dominio específico de fenómenos, esto es, el desarrollo de la conciencia del sujeto sobre su propia
manera de pensar y de las maneras de pensar de otros, acerca de ese contenido
(Pramling, 1993 en Mateos, 2001).
50
Se procedió luego a validar los descriptores, reteniendo aquellos más
frecuentemente representados en los segmentos seleccionados de las
entrevistas de los pasantes:
Ejemplo de segmentos seleccionados en tres generaciones
(Biología)
1999
2002
Código
Nº
Pasante Segmentos
2004
Código
Pasante
Nº
Segmentos
Código
Pasante
Nº
Segmentos
07BP
28
11BP
14
05BP
13
49BP
18
03BP
13
06BP
13
55BP
18
08BP
13
07BP
13
08BP
16
09BP
13
01BP
12
48BP
16
01BP
12
09BP
11
14BP
15
02BP
12
02BP
10
18BP
10
05BP
11
03BP
10
53BP
9
10BP
11
10BP
10
54BP
9
04BP
9
11BP
9
19BP
8
07BP
8
12BP
9
13BP
7
06BP
4
04BP
7
36BP
7
08BP
5
Se unificaron a estos efectos descriptores que reflejaban conceptos
similares. Un estudio detallado de contenidos de las entrevistas y los
descriptores identificados llevó a reconocer cinco grandes núcleos
temáticos.*
*
Una síntesis de los resultados de estos análisis se encuentra en: Echeverriarza, M.
P., “Continuing Education of Secondary Science Teachers: A Model for Cooperation
with University Researchers in Uruguay”, (Annual Meeting of the American
Educational Research Association, San Diego, Estados Unidos, abril 2004).
51
Núcleos temáticos
•
adquiriendo acceso a la universidad/nivel de investigación/desarrollo profesional
•
plan de trabajo
•
experimentando el proceso del aprendizaje científico/manipulación
experimental/descripción del proceso de aprendizaje
•
cambiando las ideas sobre la naturaleza científica/cambiando la
forma de ver la investigación científica y los investigadores/ideas
sobre la ciencia y el método científico
•
transferencia de ideas a la práctica docente.
El trabajo con las entrevistas desgrabadas hasta este momento nos
había permitido “la comparación, contrastación, agregación y ordenación /que/ constituyen el proceso mediante el cual el etnógrafo da
comienzo a su descripción de base de una cultura” (Goetz y LeCompte).*
Habíamos making the familiar strange (desconocer lo conocido), al decir
de Erickson.** O sea, deliberadamente utilizado técnicas para trabajar
el análisis del contenido. La última etapa, fue la construcción de las
categorías de análisis. Para ello fue necesario buscar las conexiones
existentes entre los núcleos temáticos y conocimientos de corte teórico
sobre el aprendizaje de la ciencia en general y de la biología en particular.
Algunas consideraciones sobre el aprendizaje de la biología
La biología comprende principios unificadores acordes a los diferentes niveles de organización de los sistemas biológicos: biosfera, ecosistema,
población, individuo, organismo, aparatos, tejidos, células,
macromoléculas. Los procesos de autorregulación, equilibrio inestable
y evolución irreversible son parte de la caracterización epistemológica
del objeto biológico, atravesado por procesos diacrónicos y sincrónicos
que articulan los sistemas abiertos (Crombie; Rifé).***
*
Goetz, J. P. y LeCompte, M. D., Etnografía y Diseño Cualitativo en Investigación
Educativa, Ediciones Morata, Madrid, 1988.
** Erickson, F., “What makes School Ethnography Ethnographic?”, Anthropology
and Education Quarterly, Vol. 4(2), 1973.
*** Crombie, A. C., Historia de la Ciencia: De San Agustín a Galileo siglos V-XIII,
Editorial Alianza, Madrid, 1989. Rifé, S, “Evolución del Conocimiento y el
Pensamiento Biológico”, Ciencia Investigación, Tomo 42(3), 1988.
52
Aproximarse al conocimiento biológico implica entonces abocarse a
tareas que son propias de la dinámica de “hacer ciencia en un laboratorio”, desde el análisis de la situación hasta la comprensión conceptual,
pasando por identificación de preguntas e hipótesis, el diseño experimental, la recolección de datos, su discusión, crítica, etcétera.
Entre los procedimientos más relatados por los pasantes encontramos las observaciones seguidas por diversas mediciones, clasificaciones
y lecturas seleccionadas. Otro aspecto de singular importancia para el
aprendizaje científico es la utilización de distintos sistemas de simbología,
donde se destaca el uso de dibujos, fotografías electrónicas, mapas,
gráficas y otras representaciones, así como de programas informáticos
y análisis estadísticos. Si bien algunos de estos procedimientos son más
frecuentes que otros, lo importante es el mosaico de posibilidades.
Entendemos que existe una estrecha relación entre estos procedimientos y los contenidos conceptuales objeto de aprendizaje de la pasantía.
Resultados del análisis
En esta sección presentamos nuestra definición de las categorías de
análisis ilustrándolas con selecciones de segmentos verbatim de las
entrevistas de los profesores. Concebimos tres categorías para este
corpus que el siguiente cuadro ilustra.
53
Primera Fase
Descriptores
• Expectativas sobre el
conocimiento experimental
(perfeccionamiento,
investigación y laboratorio)
• Conocimientos y espacios
ofrecidos
(Incluido el Plan de Trabajo)
• Placer por aprender
(gusto, emoción por aprender)
• Inmersión en el hacer científico
(concepto de tiempo diferente,
aprender a hacer)
• Saber compartido
(trabaja con otros y aportes
conocimientos)
• Clima del laboratorio
• La naturaleza del trabajo científico
(opinión del investigador y
del quehacer científico)
• Indicios de transformaciones
(transferencia del conocimiento
científico)
Segunda Fase
Categorías
Acceso a la cultura científica
Proceso de aprendizaje científico
Concepción del quehacer científico
Denominamos a la primera categoría acceso a la cultura científica:
Esta categoría refiere a la organización sociocultural de un espacio de
trabajo cuestionador que toma forma de actividad en común y de
circulación de habilidades y saberes (Lave y Wenger; Martín).* Sostenemos que la interacción que se genera en el diseño de inmersión de estas
pasantías, promueve contrastes y cambios en la concepción de la
enseñanza de ciencias del profesor.
Incorporamos en ella los descriptores que presentan expectativas
sobre el conocimiento experimental y sus perfeccionamientos, así como
los espacios de conocimiento que se le han ofrecido en la interacción con
el investigador y su grupo. Dada la situación del sistema de formación
docente en Uruguay, este aspecto fue mencionado por los profesores con
elocuencia, identificándolo como necesario tanto en la formación inicial
como a lo largo de la carrera docente.
Denominamos a la segunda categoría: el proceso de aprendizaje
científico:
*
54
Lave, J. y Wenger, E., Situated Cognition: Legitimate Peripheral Participation,
Cambridge University Press, Nueva York, 1991.
Nos referimos aquí a la movilización afectiva y cognitiva que construyen los pasantes durante la realización de sus prácticas y actividades de
investigación. Existe una importante demanda del espacio de trabajo
con sus diferentes patrones y experiencias docentes así como también
sus redes discursivas (Holland y Quenn; Mateos; Pozo; Hickman).*
Hemos visto cómo los profesores describen una importante cantidad
y calidad de conocimientos que se adquieren bajo la orientación de los
investigadores y sus equipos. Se produce incluso, en algunos casos, un
deslumbramiento por lo que se está haciendo científicamente en Uruguay, por cómo se hace a pesar de las condiciones difíciles en las que esos
grupos trabajan. El gozo o placer por aprender, la inmersión en el hacer
científico así como el saber compartido, son los descriptores centrales de
esta categoría. Ocurre una suerte de acercamiento al mundo de estos
profesionales y una experiencia que, por acotada que haya sido, habilita
a pensar en actividades diferentes, con ganas de hacer y un horizonte
más acompañado o esperanzado.
Denominamos a la tercera categoría concepción del quehacer científico:
Nos referimos a las ideas que cambian y evolucionan sobre el
conocimiento científico y los modos de hacer ciencia, a partir del espacio
vivencial y vincular con los investigadores y sus equipos. Los descriptores
centrales refieren a la naturaleza del trabajo científico y del investigador,
el clima del laboratorio como facilitador de los procesos de aprendizaje
complejos y no lineales así como también a indicios de transformaciones
o transferencias del conocimiento científico.
I. Acceso a la cultura científica
La intervención promovida a partir de la inmersión de los profesores
en actividades del trabajo científico se describe a través de las expectativas sobre el conocimiento experimental, en torno a una fuerte valoración del “aprender a hacer”,** facilitando la comprensión de la ciencia
que se enseña.
Se destaca la importancia de la realización del proceso experimental
en los laboratorios, diferenciando claramente el conocimiento que han
leído del conocimiento práctico necesario para articular el proceso
conceptual de la disciplina. Ese saber práctico compartido en la actividad de investigación ofrece –al manipular objetos, materiales vivos y
aparatos de observación, sistemas de medición, registros gráficos y
*
Holland y Queen, International Handbook of Science Education, Kluwer Academic
Publishers, Great Britain, 1987. Mateos, Metacognición y Educación, Aique Grupo
Editor S.A., Buenos Aires, 2001. Pozo, J. I. y Gómez Crespo, M. A., Aprender y
Enseñar Ciencias: Del Conocimiento Cotidiano al Conocimiento Científico, Ediciones
Morata, Madrid, 1998. Hickman, M., Social and Functional Approaches to Language
and Thought, Academic Press, Orlando,1987.
** Delors, J.(coord.), La Educación Encierra un Tesoro, Informe de la UNESCO de la
Comisión Internacional sobre la Educación para el siglo XXI, Ediciones UNESCO,
México, 1997.
55
tecnologías múltiples– un complemento que entendemos central al
razonamiento y la diversidad de las formas de explicación y validación del
conocimiento científico.
“los profesores de Secundaria no tenemos acceso a lo
metodológico. Tenemos laboratorios pero no prácticas científicas;
leemos libros y tenemos teorías pero otra cosa es hacerlo...”
“Me despertó la curiosidad de saber cómo trabajaba una persona que se dedica a investigar.”
Los pasantes afirman que aproximarse al quehacer práctico de la
investigación despertó su curiosidad, no sólo por las capacidades que se
necesitan, sino también por el interés de conocer la vida del que hace
investigación: sus rutinas, cómo piensa, cuánto lee y cuánto se equivoca.
La inmersión en la cultura del trabajo científico permitió identificar
las propias dificultades y las potencialidades que promueve la actividad
investigadora, el esfuerzo, el tiempo, la dedicación y rigor, reconociendo
además lo humano de la tarea. Es a partir de un acompañamiento en este
proceso de actividad científica y de la experiencia vivida que el profesor
podrá tener una idea menos de receta del saber científico. Por otra parte,
si el profesor piensa en términos de transferencia a la enseñanza, estas
prácticas le potenciarán actitudes menos repetitivas que las encontradas en los libros.
Esta misma idea se afirma al describir cómo el conocimiento experimental coopera en el perfeccionamiento docente, ofreciéndoles una
oportunidad de estar actualizados en contenidos “sabiendo además
cómo se los produce” y teniendo la posibilidad de aprender cosas nuevas,
de acercarse a la investigación (que suele ser un mito), con un tiempo de
dedicación que permita mayor profundidad. Superar la formación
exclusivamente teórica y no reiterar lo mismo que se ha aprendido.
“lo que quiero aprender es sobre la práctica, la investigación; el
docente adolece de esto, es muy teórico. Me pareció interesante
hacer la pasantía porque no sabía cómo se hace una investigación,
ahora no solo sé un poco más sino que tengo que leer mucho más.”
“Nuestra educación es muy libresca; me interesa ver cómo se
hace la investigación, por interés profesional y por vínculos con los
investigadores.”
“¿Cómo vamos a transmitir cómo es el trabajo en ciencia si no
tenemos experiencias de ver cómo se hace en un laboratorio
científico?”
56
“Yo afortunadamente trabajo en una institución donde compran
muchos materiales y leo ... pero a veces es difícil imaginar lo que lee
uno. Muchas veces uno no llega a entender... pero in situ uno
aprende más y se abre a otros conocimientos.”
“Me permite darle esperanzas a los alumnos... que se puede
experimentar aquí en el país, que hay mucho por hacer… pensando
que todo es económico.”
La expectativa sobre la formación continua se representa como una
necesidad y a la vez como una dificultad para el profesor de la enseñanza
media (licencias, permisos, costos, libros, distancia); siendo esta modalidad de pasantía identificada como una alternativa para concentrar
esfuerzos, tiempos y actividad intelectual para pensar diferente y “abrir
la cabeza”. No sólo la capacitación y actualización “para acceder a otro
cargo” sino para renovar los propios conocimientos, adquirir otros
nuevos y trabajar distinto.
Conocer qué se hace y cómo se hace investigación en Uruguay,
contribuye a romper el mito “de que el trabajo de laboratorio está en el
exterior” y que las posibilidades y relaciones entre ciencia y sociedad
están en otros lugares del mundo.
“Es un saber que nos permite acercarle a los jóvenes los procesos
de la ciencia desde lo que se hace en el país, con sus problemas, su
calidad de trabajo y su vinculación social.”
Al respecto, se marca como dificultad a ir superando, el conjunto de
prejuicios históricos respecto de algunos vínculos académicos, de acompañamiento y formación conjunta entre la universidad, los institutos de
formación docente y los profesores que trabajan en los liceos. Se señala
especialmente la necesidad de un acercamiento mayor a los que enseñan
en el Interior del país, que se sienten marginados por la distancia.
“Esta era la posibilidad de hacer algo complementario a mi
trabajo docente, de abrir la cabeza en otro aspecto y una posibilidad
para los del Interior que se nos hace difícil actualizarnos...” “sentimos que miramos el mundo y no participamos de él...”
Nos encontramos frente a una diversidad de modalidades de acuerdos, que poseen un perfil común: el interés y la disposición para realizar
las tareas compartidas. Se producen diálogos previos a la delimitación
de un plan de trabajo para evaluar necesidades, expectativas y exigencias, inquietudes, posibilidades reales y criterios de trabajo. Según las
características del plan, se relaciona de manera diferente la actividad a
realizar con las actitudes de los sujetos, identificándose las siguientes
57
modalidades: a) el investigador determina las tareas acorde a las
posibilidades de la investigación en marcha; b) se realiza un plan
conjunto, en función del desarrollo de la experimentación en curso; y c)
el investigador acuerda algunos intereses y necesidades de base que
tiene el pasante ubicándolos gradualmente dentro del universo general
de su investigación.
Realizadas estas negociaciones al comienzo de la actividad se continuaron en muchos casos adaptando a situaciones experimentales de
cada laboratorio, de los miembros del equipo de trabajo, y ajustándose
a rutinas y tiempos de organización y comunicación.
Se detecta en las expresiones de los docentes la importancia otorgada
al hecho de sentirse incluido en los laboratorios, como “invitado,
aceptado y esperado” en el lugar, a través del ofrecimiento de libros,
publicaciones, charlas, seminarios y clases, así como también sentirse
parte (por un tiempo) del equipo.
“planificamos desde el punto de vista de lo que quería hacer y
lo que él me podía brindar...”
“Me preguntó mucho sobre mis intereses y hablamos mucho de
cosas que no sabía. Entonces me di cuenta que tenía interés en lo
que me ofrecía...”
“Los que definieron qué debía hacer fueron ellos; yo sólo me
imbuí de las líneas de investigación...”
“Lo fuimos organizando juntos de acuerdo a los resultados...”
Los conocimientos y espacios ofrecidos para avanzar en el plan de
trabajo se establecieron, como es de esperar, de diferentes modos y bajo
distintos acuerdos entre investigador y pasante. En algunos casos
observamos una inmersión en la temática desde lo que el equipo hace en
investigación, con aportes y relatos sobre las técnicas, rutinas y diseños,
así como también sugerencias de lectura y estudio. En otros, existe una
aproximación al conocimiento temático y a áreas de trabajo complementarias en primera instancia para luego poder realizar experiencias
directas o acompañadas de manipulación. En cuanto a los recursos de
participación activa los ofrecimientos cubren una amplia gama incluyendo, clases teóricas, clases prácticas tanto de grado como de posgrado,
conferencias ocasionales de investigadores nacionales o extranjeros.
Todas estas instancias no abordaban exclusivamente el tema específico
que involucraba la pasantía sino que hicieron partícipe al pasante de la
cultura académica en estos ambientes. Algunos segmentos ilustran este
mosaico de posibilidades que sin lugar a duda posee una gran variabilidad dependiendo de la combinación investigador-profesor.
58
“... me dio una tesis a leer para que me fuera metiendo en el
tema...”
“Conversando me mostró el tema y me presentó a la gente del
equipo...”
“Asistí a los seminarios y tomé clases teóricas de ecología…
trabajando luego por la tarde en el laboratorio...”
“Estuve de alumna también con otros estudiantes igual que
yo...”
“Participé de los seminarios de trabajo y discusión, y además me
integré con otra materia de segundo año...”
II. Proceso de aprendizaje científico
En esta categoría, se observa con mucha claridad la vinculación
afectiva habilitante por parte del docente a un tipo de comunicación que
favorece, al decir de Rogoff,* su actitud de aprendiz. El “sentirse
cómodo”, se refiere generalmente al trato recibido y la forma como se
sintieron incluidos, por ejemplo, en la celebración de los grupos cuando
se había aceptado un artículo para publicación en una revista científica,
o un proyecto aprobado, una vuelta de congreso, etcétera. Sin lugar a
duda, en nuestra lectura, éstas fueron actitudes que facilitaron el
disminuir la ansiedad inicial y comenzar a hacer preguntas y buscar
respuestas, materiales, personas que apoyaran inquietudes iniciales o
emergentes. Se destaca con solidez el haber descubierto gusto por las
actividades realizadas; a modo de meta-reflexión, se reconocen casi con
sorpresa las propias capacidades personales de interés, curiosidad
respecto al conocimiento y habilidades motrices para el trabajo práctico:
“... estoy aprendiendo y me gusta muchísimo estar al lado de
personas que tienen tanto conocimiento y me acompañan en mi
camino...”
“... aparte de todo lo que aprendí me sigo enterando de cosas que
son maravillosas...”
“... para mí fue fascinante… sólo lo había visto en libros... estaba
emocionada cuando vi un gel de polacrilamida...”
“Digo que lo viví, porque nunca me imaginé que yo podía
hacerlo...”
*
Rogoff, B., Aprendices del Pensamiento: El Desarrollo Cognitivo en el Contexto
Social, Editorial Paidós, Barcelona, 1993.
59
“... no sabía que se podía hacer cosas tan fantásticas...”
Asimismo, el espacio construido permitió despertar el interés por
avanzar en las búsquedas de la temática, continuar con lecturas,
cuestionarse e interesarse por las novedades respecto del objeto de
estudio. Asumiendo actitudes críticas y “apasionadas”, propias del
trabajo intelectual que como educador le cabe, a los efectos de poder
promover luego enseñanzas de significación para sus alumnos.
“Aprendí mucho más, me sirvió para darme cuenta de lo que me
gusta y abrirme puertas para seguir...”
“... para mí fue fascinante y le encontré gran aplicabilidad en el
aula...”
“... yo siento que me faltó, que me hubiera gustado continuar.
Porque ahora le tomé el gusto, manejo algo de tecnología y pienso
seguir vinculada...”
“Yo estaba deslumbrada, porque en todos estos años de docencia yo nunca lo había visto... y además podés darle clases a los
muchachos...”
“... es un deleite estar con el trabajo del biólogo, manipulando
colecciones... y avanzar a nivel personal...”
“... estuve 12 horas, pero jamás me cansé, la ansiedad allí
desaparece y es desafiante...”
Hemos podido constatar que, a partir de los diversos planes de acción
elaborados entre investigador y pasante, se promovieron diversidad de
comunidades de prácticas –y aprendizajes significativos– que articularon el hacer con el saber, dándole una identidad sólida al descriptor que
define la inmersión en el quehacer del trabajo científico. Los pasantes
reconocen la importancia central que tuvo para ellos la actividad de
manipulación de técnicas específicas, tecnologías de análisis y sistemas
de representación de datos, provocando una movilización cognitiva y
socio-afectiva, tanto en el estudio de las temáticas del campo específico,
como en las instancias de acompañamiento por los equipos de investigadores para la interpretación, discusión y validación del trabajo que se
abordaba. Al respecto, podemos caracterizar y agrupar esa diversidad de
expresiones sobre la inmersión en el quehacer práctico en los siguientes
ítems: 1) aprender a manipular técnicas vinculas al estudio del objeto y
analizar su dificultad; 2) aprender habilidades de operación con las
nuevas tecnologías y su capacidad explicativa (aparatos, electrónica,
60
sistemas gráficos, programas de representación); 3) aprender sobre los
tiempos de manipulación y el error en el uso de técnicas/tecnologías; 4)
reconocer las novedades y cambios en el uso de las técnicas; y 5)
aprender que el trabajo experimental se hace con otros.
“en la identificación de larvas trabajé con lupas y fotografías...
no es fácil reconocer y distinguir si no se sabe de larvas...”
“Mi trabajo era mediante una técnica de extracción de ADN a
través de PCR y corrida de geles... el análisis nos debería permitir
determinar el individuo con más probabilidad de ser el padre de los
corderos...” “Las técnicas varían acorde a cómo se trabajó a nivel de
campo en ovinos con majadas comerciales...”
“Trabajamos con un programa que se llama croma, teniendo ya
las muestras… y otros que dan posibilidad de armar árboles
genealógicos...” “Había que pasar los datos a la computadora,
hacer estudios estadísticos para ver la edad del pez y su relación
con las medidas...”
“yo entré de lleno a datar los embriones, volverlos a datar, se
hace un seguimiento, lleva mucho tiempo, es una tarea engorrosa,
hay que hacerlo con cuidado, de a uno... lleva tiempo...”
“estoy desde julio... me enseñaron varias técnicas en genética...
no conocía una centrífuga y hay que tener paciencia...”
“Uno viene con un ritmo... aquí hay que hacer cosas con precisión, cámaras de flujo para lo estéril, medidas pequeñísimas, tenés
que tener los sentidos al máximo, medición y tiempos... y te puede
salir mal...”
“hicimos la purificación de las proteínas que están en las
células... pero todo esto que parece tan breve lleva su tiempo para
determinar con exactitud cuáles eran las muestras... y reiterarlo...”
“Usamos bibliografía para la determinación; yo no manejaba las
metodologías de campo porque han cambiado hoy... pero había
otras pasantes españolas y usamos sus claves y colaboraron con
nosotros así hacíamos la determinación.”
“¿se cambió la familia de este insecto?... estando acá les llegó un
mail donde se dice que se cambió… ya no se llama así...” “Toda la
parte de manipulación es completamente nueva con animales en
vivo...”
61
“las técnicas fueron algo nuevo para mí, no están en los libros y
son un enigma pero me entusiasmé para develar alguna de ellas al
teñir las paredes celulares... No sabía cómo hacerlo, medir con un
calibre, me ayudaron y fue brutal, porque creo que quedé bizca
midiendo otolitos...”
“Tuve suerte porque el resultado dio bárbaro y la curva se veía
preciosa... pude hacerlo con el respaldo del grupo...”
El proceso de inmersión en el quehacer científico implicó una relación
dinámica con la lectura y la escritura como parte de los procesos de
comprensión y representación de las ideas y explicaciones en el campo
temático específico. Las descripciones respecto del uso de los procesos
de lectura y producción escrita durante la pasantía nos muestran, en
primer lugar, una valoración muy importante de la disponibilidad y
acceso a la actualización bibliográfica, libros de textos, revistas, links de
Internet, separatas y artículos específicos de los temas de estudio. En
segundo lugar, la disposición y el interés personal por leer y escribir
respecto de contenidos novedosos y de necesario interés para desarrollar
la práctica de investigación acordada. Y en tercer lugar, la importancia
de la ayuda del otro (y otros) para una mejor comprensión, interpretación
y uso de la información. Se destaca el gusto que manifiestan los pasantes
al leer y escribir sobre el campo científico; esto nos hace reflexionar sobre
el sentido que para ellos posee en el marco de un saber compartido el
placer de aprender a hacer.
“tuve la bibliografía y la biblioteca a disposición, que la utilicé con
material de apoyo...”
“... Hice lecturas nuevas, y hasta leí en inglés; me llevé publicaciones de temas desconocidos para mí...”
“Me facilitaron pilas de fotocopias y revistas científicas...”
“me dio bibliografía mucho más moderna, más nueva; muchas
de las cosas que estamos diciendo, ya no son así...”
“Me dieron de todo para estudiar y leer para después escribir...
estaba todo disponible y yo también...”
“tuve que leer y escribir sobre material que nunca había visto
pero de temas que me interesan. La parte de evolución vegetal que
no tenía nada y allí había de todo...”
62
“la actividad experimental concreta, con los aspectos de lectura
teórica debía elaborar un producto escrito que me quede como
registro, armadito para poder trabajarlo en una charla por ejemplo...”
“tuve que leer, armar y escribir un trabajo.. ahora hay que
arreglarlo...” “hay que saber leer y escribir trabajos científicos...”
“nos reunimos con ella, me explicó y me dio lineamientos para
realizar el informe” “... tuve que armarlo con otra bibliografía
usando la computadora...”
“estudié mucho y aprendí cosas nuevas... y lo que me impactó es
la actitud crítica frente a toda esa información, consultando muchos
autores...”
“Yo aprendí mucho. Me costó entrar porque era un código que no
entendía... me ayudó a entender y a la vez me exigía… me gustó
llegar a ese nivel...”
“Me prestaron un libro que me duele devolver... que recibió [el
investigador] hacía poco y él me señaló lecturas, capítulos muy
buenos...”
“Tuve mucha lectura seleccionada y me apoyaron todo el tiempo
... desde donde viene esta idea… la línea de investigación, los pasos
que se han dado...”
“Leo y escribo sobre los artículos y después hacemos comentarios de las dudas y ella me va explicando...”
“Me gusta cuando vemos los criterios, charlamos los dos y de la
lectura vamos sacando lo más importante...”
La inmersión en la práctica de la investigación, hace visible también
para los pasantes el tiempo para la elaboración intelectual, identificando
además un marco necesario de libertad y creatividad organizativas de las
actividades experimentales, para favorecer la comprensión de los problemas que se abordan.
La toma de conciencia vivenciada con respecto al tipo de trabajo que
hace el científico tiene un valor estratégico para poder entender la no
linealidad del razonamiento, la complejidad del diseño de validación de
hipótesis y el esfuerzo por justificar resultados con elegancia y lógica
conceptual.
Al respecto encontramos expresiones como:
63
“me faltó (tiempo) para quizás entrar un poco más en los
conocimientos y también para profundizar un poco más sobre las
implicaciones, porque la verdad que esto me generó un montón de
preguntas que necesitaría aclarar...”
“uno ahí descubre que esa microfotografía que usó tan divina,
lleva un trabajo artesanal en toda la preparación de ese material
que me dejó asombrada... porque eso era colateral pero necesario...”
“tengo la sensación de otros tiempos a los que cuesta acostumbrarse, bajar las revoluciones y decir que es otro trabajo que no
implica movimiento y acelere, aunque uno se cansa igual, porque
está invirtiendo energía en otro tipo de actividad… hay que pensar.”
“lleva tiempo ponerte al tanto de qué es lo que vas a hacer, de
cómo lo vas a ver, ir armando una idea; y otro tanto más comenzar
a entender lo que estás viendo y para qué...”
“En la investigación hay que tener tiempos porque no habría
investigación si no hubiera discusión; no es cuestión de hacer
experimentos sin saber qué hacer con los resultados, está el tiempo
de las discusiones, que son lo más rico a nivel conceptual... más allá
de lo que aprendí en contenidos sino de toda una forma de llegar a
ellos... una forma nueva.”
El proceso de aprendizaje sobre la cultura de los laboratorios y sus
prácticas dio lugar, en su extensión, al intercambio de conocimientos y
experiencias recíprocas entre investigador y pasante, que podemos leer
en las respuestas como aportes al conocimiento aprendido. Se destaca
claramente la importancia de esta instancia de educación compartida
porque dio lugar a dos aspectos centrales en el proceso de aprendizaje,
esto es el reconocimiento de la propia ignorancia y la constatación de que
es posible aprender o incorporar nuevos saberes.
•
•
•
•
•
64
Identificamos grandes bloques de argumentos donde, por ejemplo:
se expresa la necesidad de atender a nuevos enfoques del contenido
en cuestión;
se asume que la duda es un elemento constitutivo en la búsqueda de
respuestas;
se acepta lo efímero y provisional del conocimiento;
se reconoce la creatividad y la cooperación en la producción científica
y
se reconoce que aproximarse al trabajo cotidiano de la investigación
permite pensar diferente sobre el objeto de conocimiento y sobre su
enseñanza.
“cambia mucho y rápido este conocimiento, que ni siquiera sale
en los libros de Secundaria; si el profesor no lo sabe ¿qué podemos
decirle a los chiquilines?...”
“el conocimiento me abrió una ventana desconocida... hay
ciertas especies que invaden áreas geográficas e invaden el Uruguay... los muchachos lo descubrieron y eso me da una amplitud
para seguir trabajando...”
“No sé si puedo explicar lo que siento... no sé si decirle a los
chiquilines que es engañoso lo que les decimos… porque uno cree
que parece que hay que saber mucho y esa sensación de efímero del
conocimiento, cambiante, de que hoy es así y mañana aparece
diferente, cambia la historia... esa sensación fue lo que más me
movilizó...”
“los logros nuevos, me sacudieron… información reciente con
tecnología que te permite verlo diferente...”
“Estoy aprendiendo los movimientos últimos, cosas maravillosas... yo tenía el concepto de cariotipo fijo para la especie, que no
puede variar... y cambia el concepto y que los conceptos que hemos
aprendido no son para nada tan estáticos en la investigación...”
“Hay tantas cosas nuevas... que piden luego los chiquilines. Y si
te quedás solo con aquello… ahí te das cuenta de todo lo que yo no
sé, ¡por favor!”
“Creo que es personal, porque es un crecimiento que uno tiene
sobre sus propios conocimientos… se ahonda en lo que se sabía, y
lo que veía lejano lo palpás, lo tenés, como que podés ver lo que
aprendiste... pero enseguida te das cuenta de que no sabes nada...”
“en realidad esta actividad es un vicio.. uno quiere saber qué
es...”
“Aprendí sobre el problema del cáncer, conceptos y procedimientos que desconocía o solo tenía a nivel teórico, pero aquí lo pude
hacer por mí misma... y aprendí las fallas que pueden tener a nivel
procedimental y poder saber qué es error y analizarlo, por qué pasó
y qué ocurrió, discutirlo con otros...”
65
“Detecté cómo es el trabajo en equipo, que no se puede hacerlo
solo, que son todos apoyándose unos a otros. Se ve en las reuniones
y lo cotidiano... uno resuelve la ecuación, el otro el aparato, la
técnica; yo tenía una idea mucho más competitiva del trabajo
científico...” “La calidad humana ahí en el laboratorio es excepcional, me hizo sentirme bien acompañada y apoyada...”
“Me invitaron siempre a participar y trabajar con otros que están
en el lugar... con otros investigadores, licenciados y gente hasta de
maestrías, todos me ayudaron...” “son muchos que hacen el mismo
tema aunque estén haciendo una parte... después se juntan...”
III. Concepción del quehacer científico
Esta categoría hace referencia a los indicios de cambios respecto al
conocimiento científico y sus modos de producción relatados por el
profesor pasante.
La intervención educativa da lugar a un proceso que el profesor
realiza gracias al intercambio que se generó en la comunidad de práctica
del laboratorio. Como hemos expresado en otras instancias, entendemos
que esto ha posibilitado un espacio favorable para nuevos aprendizajes
y cambios de diferente índole en la estructura del pensamiento y el hacer
del profesor. Hemos denominado concepción del quehacer científico a
este entretejido. Se encuentra fundamentada en los descriptores del
clima o ambiente del laboratorio, así como en comentarios realizados
sobre diferentes aspectos de la naturaleza del trabajo científico e indicios
de transformaciones en abordajes, actividades y conceptos expresados
por los pasantes.
El clima del laboratorio promueve aprendizajes y procesos de comprensión múltiples que durante la realización de las distintas prácticas
y rutinas permite conocer, reelaborar, ajustar conocimientos e interpretaciones. En las respuestas, se observa con frecuencia la disposición
humana que tienen los investigadores, ayudantes y demás personas en
esos grupos de incluir al pasante. Esta inclusión se refiere a las
actividades específicas como a otra información que le habilite a
involucrarse con el trabajo. En los relatos los docentes refieren con
frecuencia a esta confianza y respeto por sus capacidades y conocimientos distintos. Se destaca también cierta amabilidad o sensibilidad frente
a las dificultades de la tarea y a algunos aspectos personales, particularmente con aquellos profesores que no son de Montevideo.
Esto trasciende lo anecdótico reflejando el ambiente de trabajo así
como también niveles de compromiso de quienes trabajan en el laboratorio. O sea, existe un buen clima que potencia los grados de libertad que
el profesor tiene para desarrollar su tarea así como para sentirse en
control de los aprendizajes que va adquiriendo o profundizando. Expre66
siones tales como, “fue excelente la colaboración que sentí”, “me sentí muy
cuidado”, “sabía que contaba con ella”, “nunca recibí un no puedo”, “me
sentí cómodo y trabajé mucho”, son muy frecuentes en los relatos.
Se valora positivamente la generosidad por parte del investigador de
enseñar y no guardar sus conocimientos. Algunos directamente expresan
que cambiaron la idea que traían del científico “cerradito y egoísta que no
quiere mostrarse”, ponderando el tiempo dedicado al trabajo, la paciencia,
humildad y sencillez con la cual se reconocía que no se sabía algo.
“Lo primero que quisiera contarte es lo bien recibida que estuve,
yo como profesor de enseñanza media y ellos de universidad,
creando vínculos interesantes, preocupados por lo que pasa en la
educación; esa fue la primera impresión por la cual me entusiasmé
más...”
“Sentirme cómoda y poder encajar en el grupo, me siento uno
más de ahí. Hay que ver que yo interrumpí su intimidad, pero me
han aceptado fenomenalmente y se me han disipado mis temores.
Se han sentado conmigo a explicarme cosas que no entiendo.”
“Tenía miedo de no encajar, de no estar al nivel con la información de la universidad, pero me sentí cómoda trabajando libre con
un grupo que me ayudó...”
“Quedo con muchos vínculos, un grupo humano muy bueno...
tomarse el trabajo de ir explicando con paciencia, increíble, estaba
muy apoyada...”
“ mi instructor [y su grupo]... hacen un trabajo en equipo bárbaro.
Además de ser un grupo humano formidable que uno enseguida se
siente parte del equipo, siempre estuve trabajando con todos y
todos ellos aportándome...”
“Son sumamente abiertos a todas las inquietudes, y destaco la
generosidad porque nunca escatimaron ningún esfuerzo por contarme, enseñarme para que aprenda. Lo valoro porque hay profesionales que se guardan cosas para sí mismos, no sólo por egoísmos sino
estilos y yo tenía temores porque podría estar con investigadores con
los que mis preguntas fueran poco trascendentes, y molestarlos...”
“Para mí fue una experiencia maravillosa también desde el
punto de vista humano, porque me encontré con gente abierta. Yo
tenía la idea del científico cerradito y egoísta que no te quiere
mostrar nada. Eso es lo que nos llega a nosotros como docentes,
vemos a la Facultad que no nos da corte, pero cuando entrás, no sé...
67
con otro papel, me encontré con gente distinta... que me hicieron
sentir parte...”
“Había un equipo trabajando y eso sí que es importante, trabajar
con otros porque se aprende la relación de trabajo además. Somos
todos distintos pero surgen ideas que pueden ser comunes, llegar
a tomar decisiones juntos...”
Se destaca el sentido de pertenencia a los grupos –a pesar de las
diferencias– y la colaboración interpersonal frente al hacer, comunicarse
y elaborar ideas. Ello contrasta con la idea bastante generalizada “de que
los científicos son gente solitaria”.
Nuestro segundo descriptor en esta categoría la naturaleza del
conocimiento científico implica comprender los procesos de construcción
del conocimiento, entendiendo la ciencia como un producto cultural
condicionado por el contexto histórico, ideológico, ético y creativo. En
este sentido encontramos que en el pasaje por los laboratorios, los
profesores advierten fuertemente y con grata sorpresa lo provisional y
relativo de las interpretaciones sobre los problemas del objeto de estudio.
Ponderan las actitudes de búsqueda continua de los equipos, el rigor y
tenacidad –al poner a prueba los diseños– y una suerte de sencillez y
amplitud de criterios frente a los resultados obtenidos, que lo asocian a
la complejidad del problema que se quiere explicar o predecir.
Aparece con insistencia la necesidad de desarrollar actitudes de
cooperación y comunicación abierta, como forma de aproximarse a
construir interpretaciones sobre el conocimiento y compartir con otros
las dudas e incertidumbres sobre lo que no se conoce de lo que se está
estudiando. Se hace mención a la comunicación con diferentes grupos
de estudio fuera del país –medidas o hallazgos provisorios, material que
“viene” para ser analizado–, etcétera.
“una cosa que aprendí ya en los primeros días de trabajo, es que
nosotros tenemos la concepción del conocimiento científico acabado, producido... el producto, pero que entre el producto y todo hay
una etapa de elaboración que a veces nosotros no tenemos conciencia de ella, que requiere una experiencia que hay que armarla de
vuelta. Si hubiera problemas, ver cómo se van solucionando.”
“El tema de los tiempos, del que te hablé hoy, entre la producción
del conocimiento y el conocimiento acabado, que en el medio pasan
un montón de cosas a resolver, y los experimentos que se atan con
el problema del contenido... nosotros en el liceo pensamos que está
todo definido, rígido y que se acumula...”
68
“... el objetivo no es que aprenda el tema, sino que aprenda que
hay un camino para buscar las cosas y sacar dudas... Esto es una
manera más dinámica de estudiar; en las clases hablamos de
ciencia y no sabemos realmente cómo es que llegan a descubrir todo
este tipo de cosas que le transmitimos a los alumnos...”
“Al hacer este acercamiento, donde uno se pone en contacto con
el método científico realmente ve cómo se conectan además las
distintas áreas, matemáticas, informática, estadística, verlo en la
cocina... más allá de lo aprendido, poder valorar esta posibilidad me
pareció importante...”
“Uno tiene una idea equivocada de lo que es el científico… se lo
caracteriza como un individuo distinto poco comunicativo, le dicen
‘loco’... creo que tienen mucha tolerancia y perseverancia hasta en
la frustración… después de haberlo vivenciado, muchas cosas de
mi práctica docente van a cambiar...”
“participar del proceso del investigador que no está desprendido
de la realidad, inmerso en el mismo país, en una situación económica, en un contexto humano con errores y avances...”
Por último, el descriptor: indicios de transformaciones de sus propias
prácticas, nos generó un fuerte debate teórico-práctico entre las autoras
de este capítulo. La naturaleza de la transformación de las prácticas,
incluso cuando se reconoce al sujeto como aprendiz de su proceso, se
ubica en un horizonte complejo y de mediana duración. Claramente, no
es nuestro deseo trivializar este punto central para la formación inicial
del docente y a lo largo de su carrera. Nos encontramos en este descriptor
con un menor número de profesores pasantes –dentro de los 72 que
forman el caso biología– que ha logrado expresar alguna forma, manera,
idea de transformación de su práctica. La palabra “indicios” intenta
también hacer tangible la idea de que la práctica no se cambia al mismo
tiempo que se amplían, cambian o profundizan conocimientos. Ese
automatismo muchas veces insinuado casi al nivel de causa y consecuencia no es compartido por nuestra visión. En especial, esto se agudiza
cuando el profesor pasante ha incorporado una visión del quehacer
científico y del investigador tan recientemente.
“Uno se encasilla bastante de año a año, y no te das cuenta de
las variaciones que pueden implementarse, y hacer los temas de
otra forma, con otra información que sea más provechosa...”
“para el liceo el año que viene, voy a cambiar la planificación de
cuarto año que apuesta a la genética y es más fácil trabajarlo con
69
las moscas; hay lupas en el liceo y se puede observar una cópula.
Trabajar meiosis en testículos de ratón... para los de 4to, que están
desmotivados y que el nivel es bajo. Hacer metamorfosis completas
y sencillas con insectos… ¡mejor imposible!...”
“ es una linda oportunidad para darle otro enfoque, hacerlo más
dinámico, que les pueda servir a los chiquilines...”
“Me hubiera gustado seguir y compartir más... hablando me dio
ganas de dar vuelta mis programas de cuarto, que ya es una
reestructuración que pienso hacerle al programa, de lo que vi con
ella...”
“Siempre llevé el laboratorio a la clase, pero no encontraba la
forma de ciertas prácticas, ciertas técnicas de laboratorio… esto me
motivó a hacer un plan diferente...” “Aunque el trabajo sea a otro
nivel, me dio cantidad de ideas y de cosas que debo cambiar,
conceptos y formas de trabajar que van más allá del programa.”
“... Entonces yo llevé moscas, los tubos con el vidrio de cultivo,
todo bárbaro y a nivel de quinto, hice dimorfismo sexual con los
chiquilines que se enloquecieron cuando dormían las moscas, las
mirábamos a la luz de microscopio... es algo que ahora me atrevo a
hacer...”
“Tenemos visto con los profesores de física que trabajan con
potenciales hacer algo integrado. Uno les habla del potencial pero
verlo registrado en un aparato les va a fascinar, es una motivación
muy linda. Fue el pasaje por el laboratorio el que me entusiasmó...”
“después que decanté, e incluso pude contarles un poco lo que
estábamos haciendo a mis pares entendí mejor la cosa. Conversé
con unos cuantos y analizábamos el material, ellos me hacían
preguntas y ahora algunas las traigo para la facultad...”
Luego de terminado el análisis de contenido del caso de biología, nos
pareció necesario dar un paso de mayor abstracción y concebir un
instrumento que nos habilitara ubicar la experiencia de aprendizaje
científico de estos profesores en gradientes de complejidad. Nos desprendimos del corpus y acuñamos una tipología docente. Intentamos con este
esfuerzo identificar aquellos aspectos que observamos distintivos y que
conducen o alejan a un mayor aprendizaje. Las tipologías no poseen
ningún carácter de medición cognitiva pero nos avanzan en la comprensión del tipo de aprendizaje que se “llevaron los docentes” y la valoración
en relación con el objetivo esperado del programa de cooperación entre
investigadores y profesores de ciencia. Identificamos tres “tipos” de
profesores que detallamos a continuación.
70
Tipo 1
Utilitaria: El docente encuentra aplicaciones de los nuevos
aprendizajes para el aula
El docente aprende la rutina de un laboratorio y la mecánica de las
prácticas de investigación que le han sido enseñadas. Posee mucha
importancia en su estadía la manipulación de los instrumentos, aparatos, materiales. Existe dificultad en el trabajo independiente luego del
período de adaptación. Se expresa poca diferencia entre el trabajo
intelectual que “sostiene”, las preguntas de indagación y la mecánica del
hacer para obtener resultados. Su expectativa se colma y está limitada
a una mirada de apropiación de conocimientos o actividades que
considera de utilidad para su función en el aula.
El profesor pasante de este tipo tiene gran dificultad en reconocerse
como sujeto de aprendizaje más allá de los programas o de los requerimientos funcionales, jerárquicos, administrativos del sistema. O sea,
posee una importante dificultad en desprenderse de sus alumnos y
mirarse a sí mismo fuera de la función transmisora de conocimientos.
Esta mirada responde a una relación lineal, donde una mejor y mayor
información se transfiere a la función docente. El aprendizaje logrado
respecto al acceso y el hacer de la práctica, se circunscribe a un
conocimiento útil y previamente desconocido. Por ejemplo, se realizan
lecturas, se trabaja con software, así como variados procedimientos
vinculados a las técnicas experimentales, destrezas manuales, rigor
metódico con ejercitación y otros.
Tipo 2
Orientada: El docente se involucra con el problema seleccionado
Existe en este caso una disposición más proclive a absorber posibilidades que están en la cultura del laboratorio –seminarios, reuniones de
cátedra, conferencias.
Cuando se diseñan las prácticas experimentales y se identifican las
pistas u orientaciones que las conectan con los grandes asuntos, el
profesor captura los grandes hilos conductores de la investigación. Posee
una actitud curiosa al respecto y se arriesga a preguntar, lo que le abre
espacios múltiples sobre los que se trabaja.
Existen reflexiones sobre el proceso que se realiza en la experiencia.
Se diferencia la adquisición de la destreza del trabajo mecánico que
forma parte de la rutina de la experimentación del conocimiento intelectual. Se presentan preguntas y dudas que son factibles de orientar al
problema seleccionado en la pasantía o realizar conexiones con otras
áreas de estudio.
Se intenta analizar el objeto de investigación del laboratorio con
algunos grados de libertad a medida que se va captando la cultura del
quehacer científico. El pasante comprende lo provisorio de sus saberes
71
y reflexiona sobre concepciones previas que posee de la actividad
científica y de los científicos, así como de algunos temas curriculares.
Tipo 3
Compartida: El docente reflexiona sobre la naturaleza de la actividad
científica con el investigador
Este tipo de docente se asume desde el inicio como un aprendiz
entendiendo la diferencia entre el hacer científico y la enseñanza de la
ciencia. Busca, al igual que en el tipo 2, maximizar sus encuentros con
actividades que lo enriquezcan en una mayor comprensión del problema
seleccionado por el investigador para su pasantía. Su curiosidad por
saber más no necesariamente está relacionada con el trabajo concreto
de su pasantía.
Se reconoce con capacidades para realizar revisiones conceptuales
guiadas o por iniciativa propia. Busca enriquecer el diálogo con el
investigador desde sus saberes reconociendo dimensiones sociales,
culturales y éticas en su tarea.
Comprende la distinción entre su tiempo de aprendizaje y el tiempo
de trasposición a su práctica docente. Realiza un importante cúmulo de
actividades sustantivas en escritura, lectura, selección de textos, trabajos con artículos y material seleccionado por el investigador. Se descubre
o redescubre con potencialidades nuevas para proseguir estudios universitarios.
“como resultado de esta experiencia me anoté en el PEDECIBA
para hacer la maestría de a poco.”
“Incluso estaba pensando la posibilidad de poder hacer algún
posgrado que también me dejó entusiasmado.”
Teniendo todos los pasantes 120 horas de inmersión en los laboratorios, a “igual” aptitud, la actitud inicial afectará directamente sobre el
aprendizaje final. De la misma manera un investigador que recibe al
pasante con un ajuste detallado del plan de trabajo y factible de realizar,
cuidando apoyos materiales y humanos afectará también directamente
en los aprendizajes finales.
Estas observaciones son importantes a la hora de pensar en programas que busquen profundizar la capacidad del profesor respetando su
situación inicial para que el abordaje pueda centrarse en la formación
profesional con calidad. El capítulo siguiente presentará algunas lecciones aprendidas de este programa así como recomendaciones para la
formación de profesores de ciencia.
72
Selección de textos
1999/femenino/49BP
“lo que me estimula es aprender, meterme en cosas nuevas y tratar de
acceder a más conocimiento... además, lo que enseñamos hoy ya fue, hay un
avance tecnológico impresionante y entonces nos preocupa estar
actualizándonos.”
“cuando llegué me dio una tesis para leer para que me fuera metiendo en
tema y a partir del día siguiente me hizo conocer las actividades que se
realizaban en el laboratorio, la gente que trabaja ahí y después comenzamos
con un experimento que ya lo habían hecho y estaba en marcha, que tiene que
ver con el crecimiento de las poblaciones y los factores que intervienen, en que
puedan crecer por efecto de algunas sustancias mutágenas...”
“yo sentí que no estaba preparada para este nivel y se lo planteé a ella. Ella
tiene una metodología que te hace pensar, quiere fomentar el espíritu crítico...
me tranquilizaron en el equipo para que aprendiera a tener paciencia. Yo soy
del Interior. Baje mi ansiedad, me asesoró bárbaro, me acompañó. Yo tenía la
expectativa que iba a venir y que me iban a dar un curso y la sensación que tuve
fue de evaluación y me chocó. Sabía que no sabía así que pasaba horas
pensando en los ejercicios, o en resolver. Conté siempre con ella que era
recontrarreceptiva, incluso me pidió los programas que yo uso en Secundaria,
se preocupó por verlos y ... ver cómo se podía adecuar ella a partir de allí.”
“En el IPA tenemos laboratorios, pero incluso en la época en que yo lo hice
la parte práctica era pobrísima. La parte de genética y microbiológica jamás
hicimos una práctica. Para mí esto fue la parte más nueva.”
“... el acceso a tomar contacto con una parte práctica que no la tenemos
desde cómo se prepara un medio de cultivo que es una cosa casi elemental,
pero que nunca lo había hecho hasta el espíritu crítico ese que tenés que tener
y que incluso se lo fomentamos al alumno. Pero cuando vos te sentás ante un
problema y bueno ver qué te parece que puede pasar si hacemos tal o cual
cosa, a eso yo me enfrentaba todos los días. Y para mí eso fue muy formativo.”
73
1999/femenino/07BP
“me parece que es fundamental que los profesores de ciencias tengan
acceso a poder investigar en el laboratorio... que no sólo aprendan a dar clases
sino que también tienen que saber, tener pautas de cómo saber investigar.”
“deben conocer cómo se trabaja en el laboratorio porque también permite
actualizarlos... y transmitir todas esas experiencias a los chicos, especialmente
alumnos que están desmoralizados en general, de los liceos públicos, donde
piensan que aquí no se puede hacer nada o donde no se hace nada porque
quizás no hay suficiente difusión de lo que se investiga acá. Es parte de las
inquietudes de cada uno como para poder motivar a otros.”
“tengo que aprender un lenguaje distinto al que se usa usualmente, con
aparatología diferente, con técnicas que yo nunca utilicé porque la investigación no estaba formando parte de mi formación.”
“primariamente nos reunimos donde él me explicó de (tema) y donde se
exige su cursado, como materia de especialización, doctores, magíster. Me
habló de muchas técnicas y de cómo se utilizan en la virología; de pasos a seguir
y a partir de allí armamos un plan de trabajo.”
“Aprendí a trabajar la bioseguridad en estos temas, estudié mucho porque
si bien tengo formación en esto, va avanzando con nuevas tecnologías –flujos
laminados, cultivos celulares, hasta me mostraron cómo se utiliza el microscopio electrónico invertido, estufas, muestras en tanques de nitrógeno... fui a
clases prácticas que le daban a los estudiantes de bioquímica; aprendí con
ellos. Hay un plan fijo, una actividad fija que es el centro de lo que yo voy a hacer
sola, además de las otras actividades de la cátedra y de manipulación que no
tenía en mi formación... eso forma parte de un aprendizaje importantísimo.”
“A nivel personal me aporta mucho porque el hecho de conocer gente que
está investigando, gente que se formó en el exterior y que está investigando en
su país y en situaciones valiosas fue muy enriquecedor para mí. Ver cómo piensa
un investigador, cómo trabaja, qué técnicas hace, qué es lo que pone para
hacer eso es muy valioso y me ayuda a capacitarme mejor.” Es muy importante
a nivel profesional porque me permite darle esperanzas a los alumnos. Porque
pienso que los chicos piensan que las posibilidades de experimentación, de
trabajo en el laboratorio están en el exterior. Es importante a nivel profesional
poder decirles que sí pueden llegar, que pueden hacer cosas valiosas para ellos
y el país y que hay posibilidades de trabajo.”
“Esto implicó un sacrificio familiar muy importante. En la vida cuando uno
toma una decisión gana muchas cosas y pierde otras. A nivel personal y como
profesional me enriquece muchísimo y me aporta tantas cosas como nunca
había pensado. Yo estoy trabajando 40 horas en el privado más en el liceo X...
y además ahora la Facultad.”
“Yo creo que esto es sumamente valioso y sería importante seguir. Pienso
que todos los profesores de ciencias tendrían que tener la posibilidad de
poder ir a la Facultad...”
74
2000/femenino/10BP
“Soy egresada del IPA tengo 24 años de trabajo y veo que el IPA queda
desconectado del mundo. Empecé joven y después mi formación fue toda
autodidacta. ¿Quién nos forma a nosotros? Esta propuesta vino como anillo al
dedo, porque además de la posibilidad de conocer investigadores de primera
línea y trabajar con ellos, uno puede ayudar a ponerlos en contacto con la gente
del Interior, no hay formación, pasantías, posgrados.”
“Me encontré con gente encantadora como persona, que me apoyaron
mucho... estuvo al lado mío enseñándome todo, porque claro en el liceo no
había visto estos aparatos; la posibilidad de trabajar con el material vivo,
tortugas, ratas, de ver las neuronas y así he hecho un trabajito con todos los
registros.”
“Hice 30 horas semanales, y allí aprendí a hacer registros, porque nosotros
tenemos formación en ciencia muy teórica sin aparatos, sin experimentar; usaba
la computadora para analizar los registros, por qué salía de una manera y por
qué de otra, qué pasaba con diferentes drogas. La parte teórica no es
totalmente nueva para mí, la conozco de los libros, y eso es lo que le doy a los
muchachos en Secundaria porque después todo lo que nosotros le mostramos
son cortes ya hechos, estáticos. Esto es una forma más dinámica de estudiar, de
entender por qué cambió la forma de investigar y eso hay que enseñarle a los
chiquilines.”
“La manipulación es todo nuevo, y además tener contacto con gente que
nunca hubiera llegado a estar al frente. Además, ahora ya tengo dos fechas
programadas para venir con mis alumnos... jamás hubiera tenido esta posibilidad de no haber estado aquí.”
“En (liceo) hay computadoras, pero están y no se usan... tengo que averiguar
si consigo un osciloscopio para ver si puedo pasar datos desde la computadora... y además hablar más con los profesores de física y química, que de pronto
estoy encerrada en la biología y se puede colaborar más con este proyecto.”
“ se habló de tomar cursos de verano que dan acá en la facultad, que bueno
si se pudieran hacer para la gente del Interior, estando en contacto con gente
que está estudiando, gente de primer nivel, que está en contacto con el mundo,
... y que nosotros no estamos. Siempre hablamos de que no preparamos bien
a los muchachos que después llegan a la universidad, que les enseñamos mal...
pero el problema es quién nos prepara a nosotros. Por eso te decía que tiene
que ser obligatorio, cada tanto años...”
75
2002/masculino/05BP
2002/masculino/05BP
“Hice la pasantía en un mes, costó al principio pero después se fue
“Hice la pasantía en un mes, costó al principio pero después se fue
quebrando el hielo. Ellos me dieron muchos enlaces con Internet para acceder
quebrando el hielo. Ellos me dieron muchos enlaces con Internet para acceder
a información nacional e internacional. También con otros docentes de otras
a información nacional e internacional. También con otros docentes de otras
cátedras, y no solo preparé técnicas sino que asistí a teóricos de botánica y
cátedras, y no solo preparé técnicas sino que asistí a teóricos de botánica y
bioquímica. Preparé diseños con raíces en los invernaderos, trabajaba también
bioquímica. Preparé diseños con raíces en los invernaderos, trabajaba también
en el laboratorio en función de un cronograma que ellos tienen pautado en el
en el laboratorio en función de un cronograma que ellos tienen pautado en el
equipo. Tienen un estilo rutinario de trabajo pero muy flexible.”
equipo. Tienen un estilo rutinario de trabajo pero muy flexible.”
“Aprendí fundamentalmente técnicas porque me interesa para el trabajo
“Aprendí fundamentalmente técnicas porque me interesa para el trabajo
con los alumnos; tengo 39 horas de primero a quinto en (el Interior). Me interesa
con los alumnos; tengo 39 horas de primero a quinto en (el Interior). Me interesa
seguir estudiando en una pasantía de laboratorio e incluso elaborar una guía de
seguir estudiando en una pasantía de laboratorio e incluso elaborar una guía de
botánica. Consiguiendo el material bibliográfico con los profes aquí, podemos
botánica. Consiguiendo el material bibliográfico con los profes aquí, podemos
avanzar en armarla. Asistí a cursos teóricos sobre genética de poblaciones que
avanzar en armarla. Asistí a cursos teóricos sobre genética de poblaciones que
me permitió tener otros contactos y conocer otros docentes y estudiantes.”
me permitió tener otros contactos y conocer otros docentes y estudiantes.”
“Destaco especialmente la parte tecnológica en la identificación botánica, y
“Destaco especialmente la parte tecnológica en la identificación botánica, y
que al aprender técnicas nuevas debía llevar el material fresco como está en el
que al aprender técnicas nuevas debía llevar el material fresco como está en el
campo y no el preparado fijo: ayudaría en ganar motivación al alumno. Tuve
campo y no el preparado fijo: ayudaría en ganar motivación al alumno. Tuve
muchas oportunidades de conocer novedades, hasta con unos franceses que
muchas oportunidades de conocer novedades, hasta con unos franceses que
vinieron a la cátedra, y reconozco la buena colaboración hasta de la bibliotecaria
vinieron a la cátedra, y reconozco la buena colaboración hasta de la bibliotecaria
del lugar. Si no encontraba algo que buscaba, me sacaban la nómina de autores,
del lugar. Si no encontraba algo que buscaba, me sacaban la nómina de autores,
había CD de última generación con investigaciones en otros idiomas. Para mí un
había CD de última generación con investigaciones en otros idiomas. Para mí un
obstáculo fue que los trabajos estaban en inglés, allí me ayudaban también.”
obstáculo fue que los trabajos estaban en inglés, allí me ayudaban también.”
“Nosotros podemos ser multiplicadores con nuestros colegas. Llevo canti“Nosotros podemos ser multiplicadores con nuestros colegas. Llevo cantidad de direcciones electrónicas para acceder a información. Se puede interdad de direcciones electrónicas para acceder a información. Se puede intercambiar porque la sala de Biología es muy solidaria.”
cambiar porque la sala de Biología es muy solidaria.”
76
2004/femenino/05BP
“Me enteré del llamado porque llegó al liceo, me gusta la parte didáctica
pero me encanta también la investigación. Tengo 16 horas de clases y ayudante
de laboratorio, en X. Y me vino al pelo saber inglés, porque allí en medicina
(en la pasantía) era todo en inglés.”
“Tomaba una parte teórica y después hacía laboratorio. Siempre me
acompañaban y profundizaba sobre el tema, tanto desde la teoría como desde
el trabajo experimental. Tenía material de lectura que luego charlaba con ellas,
me ayudaban con la presentación en diapositivas a organizar la temática, y me
llevé un compact con todo eso que estaba fabuloso. La parte de conocimiento
impresionante, y como persona excelente. Tenía rutinas en el laboratorio que
variaban de acuerdo con quién estaba.”
“El tema de trabajo sobre la detección de tumores de mama, necesita de
identificar receptores y proteínas, es complejo el problema. Hacía todo: desde
manipular cuando llega la muestra, congelarlas, triturarlas, centrifugarlas,
electoforesis, PCR... cosas que las tenía de nombre pero que no había hecho.
Me sentí un poco perdida al principio porque todo era muy chiquito lo que
manipulaba, me sirvió la experiencia para darme cuenta que podía, que lo
estuve haciendo y que me equivoqué pero no hubo problemas.”
“¿Qué aprendí? Para mí en todo sentido, en lo académico, en el contenido,
en la profundidad fue excepcional. Y también desde el punto de vista personal,
porque lo que yo vi ahí, es impensable de hacer en el liceo; pero para mí me
sirvió montones porque te abre la cabeza en una cantidad de cosas, y además
al convivir con ellas y otros de otros equipos de investigación te ayuda a
entender cómo trabajan... me sirve vivirlo, porque cuando uno tiene otra idea
de lo que es investigación y el rol del investigador, que es gente común que no
hace alardes de lo que sabe que tienen tales títulos... son gente excelente que
te hacen sentir muy cómodo.”
“Yo la base de Biología la tengo y me sirvió para revisar conceptos y formas
de practicar, y además después del IPA hay mucho que no volvés a revisar.
Además se estudió de modo diferente, repasás en inglés lees de otras
publicaciones, se hacen seminarios de discusión, buscan los que le interesa, lo
distribuyen lo leen se juntan y aclaran dudas. Yo participaba de oyente y veía
cómo interactuaban era interesante, hasta cambiaban de actividades en el día,
y hacían un hueco para poder hacerlo.”
“No puedo imaginarme todavía qué hacer en X con el laboratorio, pero la
parte metodológica y manejo de hacer diapositivas a través de la computadora
facilitaría a los chicos a trabajar de un modo que para ellos es la onda.”
77
Anexo 1
Conclusiones
En este trabajo se ha comenzado presentado la situación de la
formación docente en Uruguay, prestando especial atención a los
docentes en ciencias. Se ha descrito luego en detalle la concepción,
implementación, evaluación y ajuste de un Programa de Pasantías para
profesores de ciencia llevado adelante durante siete años* por el
PEDECIBA y el Sector de Educación de la oficina de UNESCO, Montevideo.
Finalmente, se ofreció un análisis detallado de la experiencia de los
profesores pasantes del área de biología.
Estas “Conclusiones” presentan al comienzo consideraciones generales que hacen a la formación docente y refieren al marco de políticas
educativas en el cual los profesores de ANEP se desarrollan. Estas
consideraciones exceden al programa presentado y al caso estudiado.
Sin embargo, entendemos como Gadotti** que la educación permanente
merece una lectura en profundidad, analizando tanto sus ofertas como
aquello que no ha logrado promover. Al plantearnos en este marco
general, queremos enfatizar la idea de que una innovación no puede
basarse exclusivamente en un optimismo pedagógico voluntario si no
forma parte de una política educativa de corto, mediano y largo aliento.
En una segunda parte, se presentan algunas líneas de acción que
contribuirían al mejoramiento de la formación de los docentes de
ciencias en ejercicio. Muchas de estas ideas han surgido durante las
entrevistas con los profesores y, a manera de aprendizajes dialógicos,***
han ido conceptualizándose en el transcurso de estos años.
Consideraciones generales
Entendemos que las políticas en el tema de la formación docente en
ejercicio, en particular para el docente de ciencias, deben ser parte de un
plan de política integral que reconozca la importancia estratégica del
* En el año 2006 se realizó un nuevo llamado, siendo por tanto el octavo año.
** Gadotti, M., Pensamento Pedagógico Brasileiro, Editora Ática, São Paulo, 2004.
*** Flecha, R., Compartiendo Palabras: El Aprendizaje de las Personas Adultas a
Través del Diálogo, Editorial Paidós, Barcelona, 1997.
79
cuerpo docente como mediador natural de la comunicación educativa.*
Desde nuestra mirada, esto significa preparar una oferta que promueva
la confianza entre los docentes en la capacidad del sistema para generar
posibilidades de formación permanente diferenciadas a lo largo de la
carrera, por lo menos en dos sentidos. En primer lugar, hay que
reconocer la importante desigualdad existente y la fragmentación de la
sociedad, y en consecuencia diversificar las posibilidades de formación
de sus docentes en atención a esa diversidad. En segundo lugar, hay que
multiplicar la oferta de formación permanente con relación al área de
trabajo disciplinar del docente.**
Al momento de preparar este trabajo, hemos tenido la fortuna que se
publicara La condición docente (Tenti),*** un trabajo que retoma investigaciones de largo aliento que el IIPE-Buenos Aires ha venido llevando
adelante sobre los docentes en Argentina, Brasil, Perú y Uruguay. Este
libro contiene importantes hallazgos sobre las opiniones de los docentes
y se presenta desde una mirada comparativa. Los aportes metodológicos
e interpretativos son sustantivos y contribuyen a perfilar la situación de
esta profesión en los países estudiados. El estudio original para el caso
de Uruguay**** realizado para la ANEP desde una agenda de investigación libre representa un buen marco de trabajo para pensar en el
desarrollo de políticas de formación docente.
Cito textualmente a continuación los diez criterios de política elaborados como cierre del libro mencionado. Es claro, que algunos de ellos
no se aplican con igual fuerza al caso de Uruguay. Sin embargo, todos
merecen ser considerados.
1.
2.
*
Toda política docente debe ser integral.
Los datos presentados en relación con las percepciones que tienen
los docentes acerca de los fines prioritarios de la educación y acerca
de su propio rol profesional merecen ser discutidos a la luz de una
revalorización y renovación de la idea tradicional de transmisión
cultural.
Knapp, M., “Professional Development as a Policy Pathway”, Review of Research
in Education, Vol. 27, 2003. Cochran-Smith, M. y Lytle, S., “Relationships of
Knowledge and Practice: Teacher Learning in Communities”, Review of Research
in Education, Vol. 24, 1999.
** No me estoy refiriendo aquí al debate administrativo de organización del sistema
en disciplinas o áreas. Me refiero al conocimiento enraizado en contenidos
específicos. El dicho popular de que “nadie da lo que no tiene” puede ayudarnos
aquí. Será imposible acercarnos al estado del arte de las nuevas modalidades
educativas que demandan un importante grado de flexibilidad si nuestro conocimiento específico se encuentra en un básico mínimo al decir de Cesar Coll (2004).
*** Tenti Fanfani, E., La Condición Docente: Análisis Comparado de la Argentina,
Brasil, Perú y Uruguay, Siglo Veintiuno Editores, Buenos Aires, 2005.
****El informe nacional de difusión pública de resultados se tituló: Los Docentes
Uruguayos y los Desafíos de la Profesionalización, ANEP-UNESCO/IIPE, 2003.
80
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
La formación docente (inicial y permanente) debe tomar en cuenta
las demandas que los docentes expresan.
Los programas de formación docente deberán tener en cuenta un
dato fundamental: gran parte del conocimiento que usan los
docentes para resolver sus problemas cotidianos en las aulas
tienen origen en la experiencia.
Proporciones significativas de docentes tanto de nivel primario
como secundario tienen calificaciones elevadas (poseen títulos
universitarios o de posgrado, incluso en el campo de las ciencias de
la educación), pero el sistema no tiene previsto los puestos o los
estímulos para hacer un uso adecuado de estas competencias.
La carrera docente se presenta como obsoleta en tanto y en cuanto
no tiene en cuenta las exigencias de una nueva división del trabajo
pedagógico capaz de garantizar puestos y funciones especializadas, así como las condiciones de acceso de éstos por parte de los
docentes.
En relación con lo anterior, y dado que la mayoría de los docentes
tiene una dedicación exclusiva y una fuerte orientación vocacional
hacia esta actividad, no puede pensarse en “jerarquizar la profesión docente” con estrategias meramente voluntaristas y discursivas.
El impacto de todas las dimensiones de la “cuestión social” en las
instituciones educativas obliga a tomar decisiones políticas estratégicas.
La complejidad creciente de la tarea docente obliga a diseñar
nuevos esquemas normativos e institucionales que la estructuren.
Por último, los datos de la encuesta indican que muchos docentes
están ellos mismos excluidos de la cultura.
En los debates sobre políticas en general, y en los educativos en
particular, es difícil establecer un balance entre lo deseable y lo posible
cuando se parte de una frágil situación salarial y presupuestaria. Pero
un aspecto importante es contar con el compromiso de los actores.
Paradójicamente, los mecanismos de participación de los docentes en los
procesos de decisión son limitados. En ese sentido nos dice Tenti
(2004):* “Las metas y las estrategias que se adoptan para alcanzarlas
deben tener en cuenta tanto la situación objetiva (limitaciones presupuestarias, marcos institucionales, etcétera) como las condiciones subjetivas, es decir a las actitudes, representaciones, valores, predisposiciones, etcétera... Esta dimensión de la realidad, la que tiene que ver con la
cultura de los actores (representaciones, expectativas, actitudes, aspiraciones) es la más descuidada por las reformas educativas, siempre más
*
Tenti Fanfani, E., “Algunas Dimensiones de la Profesionalización de los Docentes.
Representaciones y Temas de la Agenda Política”, Revista PRELAC, Año 1 (N° 0),
2004.
81
inclinadas al cambio de las estructuras que a la transformación de la
cultura de los agentes”.
¿Hacia dónde deberían dirigirse los cambios en la actividad de los
profesores? Comenzamos aquí con cuestiones de gestión, seleccionadas
porque tienen importantes consecuencias para orientar los esfuerzos de
profesionalización de los docentes. De un listado de objetivos y metas
planteados por Tenti, extractamos los siguientes:
•
•
•
•
•
Lograr que un 50% de los docentes tengan formación básica en las
nuevas tecnologías de información y comunicación.
Establecer un programa de incentivos económicos (becas) para la
formación docente.
Tender a la concentración del trabajo docente en un solo establecimiento (50% de los docentes de los establecimientos educativos
de nivel medio con dedicación exclusiva y tiempo completo en una
institución).
Ofrecer oportunidades anuales de capacitación y actualización
para todos los docentes.
Reservar un 15% del tiempo de trabajo de los docentes para tareas
profesionales fuera del aula institucionalmente pautado (participación en grupos de trabajo con colegas, tutorías de alumnos,
producción de materiales).
Estos elementos de gestión y organización de la actividad docente
serían de gran importancia.* Los docentes que accedan a una oferta de
formación en ejercicio deberían contar con un andamio básico de gestión
que potencie su labor y le confiera un sentido de pertenencia a su lugar
de trabajo. Al respecto y desarrollando el tema desde la formación de
directivos Poggi** expresa: “la gestión de las instituciones educativas
requiere la articulación de la gestión institucional-organizacional y la
gestión curricular. Contenidos, técnicas y criterios de evaluación forman
parte del contrato que el formador (y la institución en la que se integra)
establece con los participantes y, como tal debe ser explicitado y
retomado en consignas de encuadre...”
*
Para profundizar sobre esto, entre otros: Imberón, F., La Formación del Profesorado, Editorial Paidós, Barcelona, 1994. Soto-Rodriguez, M., “The Evaluation of
Institutional Impact: The Case of CPEIP in Chile”, Studies in Educational Evaluation,
Vol. 13, 1987. Franke, M. L., et al., “Capturing Teachers´ Generative Change: A
Follow-Up Study of Professional Development in Mathematics”, American
Educational Research Journal, Vol. 38 (N°3), 2001. Garet, M., et al., “What Makes
Professional Development Effective? Results From a National Sample of Teachers”,
American Educational Research Journal, Vol. 38 (N°4), 2001.
** Poggi, M., La formación de Directivos de Instituciones Educativa: Algunos Aportes
para el Diseño de Estrategias, Serie de Publicaciones IIPE/UNESCO, Sede Regional Buenos Aires, Buenos Aires, 2001.
82
Un criterio central de ese andamio básico administrativo es la posibilidad de que el docente se concentre en uno o unos pocos centros
educativos. Sin la disminución de los llamados “profesores taxis” la
planificación profesional colectiva y arraigada en la identidad local de cada
centro educativo y de su entorno resulta quimérica. Este punto es
sensible, y solucionarlo tendría un impacto directo tanto para reducir el
burnout* o agotamiento del profesor, como para potenciar otro tipo de
relacionamiento de los docentes en la gestión del centro.** Este criterio es
válido también para el director del centro educativo, dado que el conocimiento personal y la estabilidad de los funcionarios bajo su responsabilidad son básicos para un trabajo eficaz y una planificación viable del
mismo. Un profesor que trabaja muchas horas repartidas entre muchos
centros tiene pocas posibilidades de comprometerse con la innovación
curricular, particularmente si ésta implica un trabajo con otros. Existe,
sin embargo, un creciente consenso, tanto desde perspectivas cognitivas
como sobre la gestión de centros, en que el trabajo colectivo es la forma
más apropiada de enriquecer las perspectivas, flexibilizar los abordajes
didácticos, y por tanto acortar el distanciamiento entre las culturas
juveniles y la modalidad de trabajo docente.***
Otro elemento de importancia es la validación y aprovechamiento de
los esfuerzos de profesionalización que realizan los profesores fuera del
sistema. Existe en este sentido experiencia significativa de los propios
docentes, organizados en sus Asociaciones de Profesores. En este
sentido se puede recomendar:
•
•
•
Apoyar la tarea de las Asociaciones de Docentes.
Co-financiar las publicaciones que esas asociaciones generan en
apoyo a la labor profesional de sus asociados.
Reconocer las responsabilidades asumidas en esas asociaciones
como méritos en la carrera docente.
*
El síndrome del burnout ha sido inicialmente referido a los trabajadores de la salud
y luego a los docentes y finalmente a los trabajadores de ayuda. Se caracteriza por:
a) la pérdida del prestigio social, b) la despersonalización por burocratización, c)
falta de éxito. Maglio, F.; Blajeroff, N.F. y Dabas, D., Clínica del Síndrome de
Burnout: Pánico Amoral de la Indiferencia, Federación Mundial de Ecología Cultural, Buenos Aires, 2003.
** Referido a la gestación de propuestas compartidas, acuerdos programáticos,
enfoque de conflictos y otros emergentes.
*** Slavin, R. E., “Classroom Reward Structure: An Analytic and Practical Review”,
Review of Educational Research, Vol. 47, 1977. Slavin, R. E., Cooperative Learning,
Longman Inc, Nueva York, 1983. McDermont, R.P., “Social Relations as Contexts
for Learning in School”, Harvard Educational Review, Vol. 47, 1977. Wilkinson, L.
C., Communicating in the Classroom, Academic Press, Nueva York, 1982. Erickson,
F., Talk and Social Theory, Polity Press, Cambridge, 2004. Kessler, G., La
Experiencia Escolar Fragmentada. Estudiantes y Docentes en la Escuela Media en
Buenos Aires, Serie de Publicaciones IIPE/UNESCO Sede Regional Buenos Aires,
Buenos Aires, 2002. Wood, D.; Bruner, J. y Ross, G., “The role of tutoring in
problem solving”, Journal of Child Psychology and Psychiatry, 1976.
83
•
Reconocer el valor de esas asociaciones por su capacidad propositiva
y como posibles “socios” en iniciativas conjuntas.
Como se ha señalado en la “Introducción”, las Asociaciones de
Profesores de Biología, Física y Química han buscado ofrecer instancias
de formación en sus congresos y cursos en asociación con otras
entidades, y han apoyado la profesionalización mediante la publicación
de revistas y boletines informativos. Este trabajo se ha basado exclusivamente en la voluntad y convicciones de los que trabajaron en estas
asociaciones para beneficios de todos, y se han ganado el respeto de los
docentes. Los Congresos que se suceden anual o bianualmente aportan
un espacio de aprendizaje, reflexión y encuentro fundamentales para
mantener la curiosidad por aprender y el entusiasmo por la tarea
docente, a pesar de las dificultades. Estas experiencias son importantes
como identificadoras de buenas historias, prácticas y capacidad instalada en los recursos humanos. El apoyo a estas actividades representaría
un importante reconocimiento a su capacidad de propuesta y ejecución,
y facilitaría la difusión de su labor.
El sistema educativo debería asimismo promover la reflexión y
elaboración por parte de los docentes. En este sentido, podría plantearse:
•
•
•
Promover la producción escrita de experiencias de centro, aula o
comunidad donde los docentes sean protagonistas.
Realizar llamados abiertos para estos fines con estímulos de
financiamiento.
Validar la producción escrita en la carrera docente.
En Uruguay han sido pocas las oportunidades para que los docentes
participen de la elaboración de trabajos escritos. Un andamio de
administración y gestión básico como el que sugerimos debería promover esta actividad de modo tal que estimule las relaciones entre los
docentes en torno a tareas comunes. Existen experiencias en este
campo, aunque nos ha resultado difícil acceder a producciones escritas
donde los docentes sean protagonistas.
Debería también favorecerse trabajos que combinen la lógica interna
(del centro educativo particular o del sistema) con el intercambio con
otros actores. Los docentes, poseen una interesante capacidad de
orquestar apoyos en torno a lo que juzgan productivo para su tarea y sus
alumnos. La producción escrita es generadora de un apoyo reflexivo y
demanda la conectividad con otras experiencias, otras lecturas. En este
sentido, De Longhi* propone, para el caso particular de los docentes en
*
84
De Longhi, A. L., et al., Estrategias Didácticas Innovadoras para la Enseñanza de
las Ciencias Naturales en la Escuela, Editorial Universitas, Córdoba, 2005.
ciencias: “Romper con la distancia que habitualmente separa las comunidades de científicos y docentes. Para ello generar intercambios desde
redes de instituciones, congresos y publicaciones e incorporar la práctica de comunicar las producciones y someterlas a intercambio con los
colegas. Esto se vería facilitado si se trabaja desde las asociaciones de
profesores”. Más en general, existe en la literatura educativa un importante cuerpo de investigación relacionando iniciativas docentes con el
mejoramiento de la enseñanza y el aprendizaje.*
Recomendaciones
para la formación docente en ciencias experimentales
Luego de plantear algunos problemas y estrategias comunes para la
formación permanente de todo el profesorado, deseamos ahora abocarnos al caso particular de los profesores de ciencias experimentales, no
sin antes mencionar que existe una amplia literatura sobre el trabajo
para mejorar la enseñanza de las ciencias.** El Programa de Pasantías
PEDECIBA-UNESCO se concentró en biología, física y química para
atender a sus particularidades, y ya se ha comentado que, aun si nos
limitamos a las áreas del PEDECIBA, hay otras ciencias que presentan
características diferentes.*** El programa se fundó en dos ideas complementarias. Primero, existe la necesidad y la oportunidad de avanzar en
el conocimiento de la disciplina desde la primera línea de experimentación. Segundo, es importante tener la experiencia de integración, al
*
Word, D., “Narrating Professional Development: Teacher’s Stories as Texts for
Improving Practice”, Anthropology & Education Quarterly, Vol. 31 (4), 2000. Loef
Franke, M., et al., “Capturing Teachers’ Generative Change: A Follow-Up Study of
Professional Development in Mathematics”, American Educational Research Journal,
Vol. 38(3), 2001. Garet, M., et al., “What Makes Professional Development
Effective? Results From a National Sample of Teachers”, American Educational
Research Journal, Vol. 38 (N°4), 2001. Kramarski, B. y Mevarech, Z., “Enhancing
Mathematical Reasoning in the Classroom: The Effects of Cooperative Learning
and Metacognitive Training”, American Educational Research Journal, Vol. 40(1),
2003. Chiu, M., “Adapting Teacher Interventions to Student Needs During
Cooperative Learning: How to Improve Student Problem Solving and Time OnTask”, American Educational Research Journal, Vol. 41(2), 2004.
** Gil Pérez, D.; Macedo, B.; Martínez Torregrosa, J., et al., ¿Cómo Promover el Interés
por la Cultura Científica? Una Propuesta Didáctica Fundamentada para la educación científica de jóvenes de 15 a 18 años, OREALC/UNESCO-Santiago, Santiago
de Chile, 2005. Darling-Hammond, L. y Youngs, P., “Defining ‘Highly Qualified
Teachers’: What Does ‘Scientifically-Based Research’ Actually Tell Us?”, Educational
Research, Vol. 31(9), 2002.
*** Acerca de la Educación Matemática en el Uruguay: Apuntes y propuestas de la
comunidad matemática universitaria y Primer documento: Propuestas de partida
(9 de setiembre de 2005),<www.rau.edu.uy/pedeciba/matemati>.
85
menos transitoria, al contexto cultural donde el quehacer científico se
desarrolla, en el clima propio del laboratorio y equipo de trabajo. La
experiencia de inmersión así planteada permite desestructurar al docente de su lógica habitual de trasmisión de conocimiento establecido, a
favor de un crecimiento que, en distintos grados, y como se ha descrito
en el capítulo “Evaluación y análisis de las pasantías”, tiene lugar
durante las pasantías. Según Loughran:* “La práctica rutinaria se
convierte rápidamente en ‘el molde’ en la enseñanza, por lo que ‘romper
el molde’ puede crear desafíos inesperados, cuando el profesor se mueve
desde un sentido de seguridad y un conocimiento de una práctica
particular hacia una situación más riesgosa, caracterizada por la
incertidumbre y una conciencia más rica del conocimiento”.
Para el caso específico de la enseñanza de las ciencias, existe un
importante número de autores que asevera que el conocimiento científico es también resultado de un proceso histórico y social, una forma
socialmente construida de conocer, y por tanto que la ciencia no puede
enseñarse sin esa dimensión procesual o procedimental (Pozo y Gómez).**
Sin adherirse a los extremos del relativismo cultural, lo cierto es que sin
una comprensión de los procesos por los que transcurre el trabajo
científico, es muy difícil ofrecer ese componente de la ciencia, por lo que,
con frecuencia, el docente se limita a trasmitir el conocimiento científico
como producto acabado.
Todo profesor requiere del dominio de competencias racionales así
como de técnicas y destrezas que son específicas a su disciplina y que se
aprenden en tiempos y espacios de formación. Aunque la formación
inicial haya sido excelente, es indiscutible que a lo largo de su carrera el
docente requerirá de nuevas experiencias educativas para poner al día
o sumar conocimientos y nuevas destrezas y técnicas. Esta necesidad se
ve magnificada por la velocidad de cambio de la ciencia moderna. Sin
embargo, como hemos visto en la “Introducción” la posibilidad de
atender a estas necesidades ha sido limitada en Uruguay.***
*
Loughran, J., Understanding and Developing Science Teacher’s Pedagogical
Knowledge, Sense Publishers, Rotterdam, 2006.
** Pozo, J. I. y Gómez Crespo, M. A., Aprender y Enseñar Ciencias: Del conocimiento
Cotidiano al Conocimiento Científico, Ediciones Morata, Madrid, 1998. Duit, R.,
Treagust, D., “Learning in Science: From Behaviorism Towards Social
Constructivism and Beyond”, International Handbook of Science Education, Kluwer
Academic Publishers, Great Britain,1998.
*** Los docentes que han podido acceder a una capacitación de este tipo sea en
programas de posgrado o en especializaciones lo han realizado con recursos
propios o financiados por algún sistema de beca internacional.
86
1. Diversificar la oferta de formación permanente
El docente de ciencias experimentales debe profundizar su formación
de diversas maneras. Hemos enfatizado el contacto con la investigación,
pero resulta también importante la posibilidad de reflexionar sobre su
práctica docente y las didácticas específicas de su disciplina, tanto
experimentales como conceptuales. La formación del docente en ejercicio demanda una oferta flexible con referentes que posean trayectoria en
la enseñanza de las ciencias, así como en el quehacer científico. Esta
oferta se presenta desde un horizonte amplio y complejo y donde las
grandes preguntas disciplinares sean parte de las incógnitas ordenadoras
de la acción. Se sugieren algunos supuestos comunes como ordenadores
en el entendido de que la oferta busca ubicarse en la zona de desarrollo
próximo del profesor y el investigador (o experto seleccionado) (Vygotsky).*
Queremos proponer, por tanto, la apertura de un abanico de posibilidades de formación para el docente de ciencias en actividad. Las mismas
podrían incluir, a modo de ejemplo:
•
•
•
•
•
Pasantías en centros experimentales que se encuentran repartidos
por el país (del Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias,
por ejemplo) y en otros programas de base científico-tecnológico.
Participación en salidas de campo de cursos universitarios.
Cursos de formación con componentes experimentales en temas de
importancia y actualidad en las diferentes disciplinas.
Cursos que aprovechen las nuevas tecnologías de información y
comunicación, a través de aulas virtuales e Internet (por ejemplo,
en torno al uso de simulaciones).
Cursos que presenten abordajes desde diferentes disciplinas a
problemas complejos.
2. Diversificar el ingreso a la carrera docente
Sabemos, como se señaló en la “Introducción”, que el número de
docentes egresados como profesores de ciencias es insuficiente como
para atender las demandas del sistema. Cabe agregar que estas demandas deberían aumentar si, como es deseable, la deserción y el tamaño de
los grupos disminuyen en la enseñanza secundaria. Por otra parte, un
número importante de jóvenes escoge formarse en disciplinas científicas
dentro de la universidad. Los graduados universitarios en ciencias
deberían contar con la opción de integrarse a la actividad docente.
Cuentan en general con una buena formación científica, que podría
complementarse con una formación en educación, bajo la forma de
*
Vygotsky, L., Thought and Language, Mit Press, Cambridge, 1962 (original 1934).
Vygotsky, L., Mind in Society: The development of higher psychological process,
Harvard University Press, Boston, 1978.
87
algunos cursos y/o de un apoyo semejante al de la práctica docente de
los estudiantes de los institutos de formación docente. Debe notarse que,
de manera análoga, los egresados de los institutos de formación docente
son admitidos al programa de Maestrías como, por ejemplo, los del
PEDECIBA o de la Facultad de Química, si completan algunos cursos de
nivelación.
La idea de fondo es que quien ha completado un ciclo terciario
adquiere cierta madurez y formación general que deben ser valorados
como tales, y no solamente como un conjunto de conocimientos específicos evaluables materia por materia.
3. Crear una especialización
en la enseñanza de las ciencias experimentales
En el año 2001, presentamos a la Directiva del PEDECIBA una
propuesta de creación de una especialización en la enseñanza de las
ciencias experimentales, de la que se resumen aquí sus principales
características. Corresponde señalar que una iniciativa como la planteada, para concretarse, necesita de la participación de la ANEP, así como
de apoyos económicos acordes al problema que busca comenzar a
solucionar.
Para lograr una mayor profesionalización de la enseñanza de las
ciencias, es necesario que aquellos docentes que hacen una opción de
dedicación a la carrera cuenten con diversas opciones de formación a lo
largo de su vida. Al elaborar esta propuesta estamos pensando en un
perfil de profesor titulado y en plena actividad, con varios años de
experiencia profesional. Creemos que la experiencia de trabajo en el aula
y la pertenencia al plantel docente activo son antecedentes importantes
para acceder a la especialización. Apuntamos también a un docente en
una etapa intermedia de su carrera, potencialmente con años de ejercicio
por delante, y por tanto con la capacidad de trasladar la especialización
adquirida al aula y de compartir la experiencia con otros colegas.
Finalmente, estamos pensando en docentes que desean hacer esfuerzos
de formación luego de su titulación. En otras palabras, la propuesta de
especialización apunta a docentes con características comparables a
aquellos que han postulado al programa de pasantías.
La especialización constaría de diversos módulos, diseñados para
tener una compatibilidad razonable con el ejercicio de la profesión
docente. Sin perjuicio de que la ANEP debería facilitar la participación de
los seleccionados, se procuraría concentrar las actividades en los
períodos del año de menor actividad de enseñanza directa.
La especialización debería incluir módulos como los siguientes:
a.
88
Pasantía intensiva de inmersión en un laboratorio de investigación, culminando con la presentación de un resumen de los
aprendizajes obtenidos.
b.
c.
d.
Cursos en temas troncales del área científica de especialidad del
docente. Se escogerán temas de particular relevancia científica en
cada disciplina, a dictarse por especialistas universitarios, que
permitan avances conceptuales significativos con respecto a la
formación inicial de las carreras de formación docente.
Cursos de actualización dictados por investigadores en torno a
núcleos temáticos seleccionados, con énfasis en el “enfoque científico de resolución de problemas” (Conferencia Mundial sobre la
Ciencia).*
Tesina final, elaborada bajo la orientación de un investigador y un
cotutor en aspectos pedagógico-didácticos, orientada a la presentación y fundamentación de una unidad temática de enseñanza
factible de ser implementada a nivel curricular.
A manera de cierre
Entregamos de esta manera la descripción y evaluación de un
programa que se llevó adelante gracias a la convicción y buena voluntad
de sus socios, que los llevó a trabajar por una innovación necesaria y
posible en Uruguay. Los recursos humanos formados a nivel de investigación y dispuestos a participar en el programa nunca fueron escasos.
Los profesores aspirantes siempre superaron ampliamente el número de
becas disponibles. Este número, a su vez, fue siempre inferior a las
pasantías ofrecidas por los laboratorios del PEDECIBA. Lamentablemente, faltó en estos años la voluntad política de integrar este programa a las
políticas de capacitación de docentes en ejercicio de la ANEP y de dotarlo
de recursos para su consolidación y extensión. En esta instancia de
cierre de este programa de innovación, y como ya hemos expresado a las
autoridades del CODICEN, cerramos este libro con renovada esperanza
en que se acorten las distancias entre la investigación y la formación de
docentes de ciencias del Uruguay.
*
Conferencia Mundial sobre la Ciencia, Budapest, 1999, <www.unesco.org/science/
wcs>.
89
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Aportes de investigadores y docentes
Nóminas de investigadores y profesores
que participaron de la experiencia, 1999-2004
I Encuentro-Taller de Pasantes PEDECIBA-UNESCO
(3-4 de octubre de 2003)
Resúmenes de los participantes inscriptos
II Encuentro-Taller de Pasantes PEDECIBA-UNESCO
(24-25 de setiembre de 2004)
Resúmenes
Nómina de nuevos investigadores
que participaron de la experiencia, 2005
Nómina de profesores
que participaron de la experiencia, 2005
III Encuentro-Taller de Pasantes PEDECIBA-UNESCO
(30 de setiembre-1º de octubre de 2005)
Resúmenes
Conferencias abiertas a cargo de investigadores del PEDECIBA
(Encuentro-Taller 2003 y 2004)
Se ha incluido la versión original de los resúmenes que cumplieron con las “Instrucciones para la
preparación de los posters”
Nómina de investigadores
que participaron de la experiencia
1999-2004
Biología
Facultad de Agronomía
Dra. Cristina MAZZELA
Laboratorio de Genética
Facultad de Ciencias
Dra. Alice ALTESOR
Laboratorio de Ecología Funcional
Dr. Juan ARBIZA
Sección Virología
Dra. Cristina ARRUTI
Sección Biología Celular
Dra. Ángeles BERI
Laboratorio de Palinología
Dra. Nibia BEROIS
Sección Biología Celular
Dr. Martín BESSONART
Laboratorio Zoología Vertebrados
Dr. Ruben BUDELLI
Sección Biomatemática
Dra. Ana DENICOLA
Lab. Fisicoquímica Biológica
Dra. Adriana ESTEVES
Sección Bioquímica
Dra. Graciela GARCÍA
Sección Genética Evolutiva
Dra. Beatriz GOÑI
Sección Genética Evolutiva
Dra. Magela LAVIÑA
Sección Fisiología y Genética
Bacterianas
Dr. Enrique LESSA
Laboratorio de Evolución
Dr. Walter NORBIS
Sección Oceanología
Dr. Francisco PANZERA
Sección Genética
Dr. Daniel PEREA
Departamento de Paleontología
Dr. Ruben PÉREZ CROSSA
Sección Genética Evolutiva
Dr. Fernando PÉREZ MILES
Sección Entomología
Dr. Miguel SIMO
Sección Entomología
Dra. Ma. del Carmen VIERA
Sección Entomología
Facultad de Ingeniería
Dra. Lina BETTUCCI
Laboratorio de Microbiología
Facultad de Medicina
Dr. Atilio FALCONI
Laboratorio de Neurofisiología
Dra. Elia NUNES
Laboratorio de Radiobiología
Dra. Marisa PEDEMONTE
Laboratorio de Neurofisiología
Dr. Harol NÚÑEZ
Departamento Fisiología
Cardiovascular
97
Dr. Julio SICILIANO
Laboratorio de Señalización
Intracelular
Dr. Gabriel GONZÁLEZ
Facultad de Veterinaria
Dr. Carlos NEGREIRA
Dra. Elsa GARÓFALO
Laboratorio de Receptores
Hormonales
Dr. Ismael NÚÑEZ
Dra. Silvia LLAMBÍ
Área Genética
Facultad de Ingeniería
Instituto de Física
Dra. Alicia POSTIGLIONI
Laboratorio de Análisis Genéticos
Dr. Gonzalo ABAL
Instituto de Investigaciones
Biológicas Clemente Estable
Dr. Horacio FAILACHE
Dra. Mónica BRAUER
Laboratorio de Biología Celular
Dr. Arturo LEZAMA
Dr. Gustavo FOLLE
División Citogenética Humana y
Microscopía Cuantitativa
Dr. Jorge GRIEGO
Dr. Ariel MORENO
Dr. Gonzalo TANCREDI
Dr. Enrique DALCHIELE
Dr. José FERRARI
Dr. Ricardo MAROTTI
Lic. Daniel MARTA
Dr. Omar MACADAR
División Neurofisiología
Química
Dra. Adriana MIMBACAS
División Citogenética
Facultad de Ciencias
Dr. José SOTELO
División Biofísica
Dr. Julio VELLUTI
División Neurofisiología
Dr. Pablo ZUNINO
División Microbiología
Física
Facultad de Ciencias,
Instituto de Física
Dr. Arturo MARTÍ
Dra. Cecilia CABEZA
Dr. Hugo FORT
98
Dra. Mercedes GONZÁLEZ
Cátedra de Química Orgánica
Dr. Eduardo MÉNDEZ
Laboratorio de Electroquímica
Fundamental
Dr. Hugo CERECETTO
Cátedra de Química Orgánica
Facultad de Ciencias, Centro de
Investigaciones Nucleares
Q.F. Henia BALTER
Polo Tecnológico - Pando
Dra. Iris MIRABALLES
Laboratorio de Inmunotecnología
Instituto de Higiene
Dr. Julio BATTISTONI
Laboratorio de Inmunología
Dra. Silvia SOULÉ
Laboratorio de Carbohidratos y
Glicoconjugados
Facultad de Química
Q.F. Francisco BATISTA
Cátedra de Bioquímica
Zulema COOPES
Cátedra de Bioquímica
Dra. Laura DOMÍNGUEZ
Departamento de Farmacología
I.Q. Laura FORNARO
Laboratorio de Radioquímica
Dra. Dinorah GAMBINO
Cátedra de Química Inorgánica
Dr. Andrés GONZÁLEZ
Cátedra de Farmacognosia y
Productos Naturales
Dra. María Antonia GROMPONE
Laboratorio de Grasas, Aceites y
Productos Afines
Dr. Alvaro MOMBRÚ
Laboratorio de Cristalografía
Dra. Lucía MUXÍ
Cátedra de Microbiología
Dr. Enrique PANDOLFI
Cátedra de Química Orgánica
Dra. Ana REY
Cátedra de Radioquímica
Dra. Carmen ROSSINI
Cátedra de Farmacognosia y
Productos Naturales
Dr. Eduardo SAVIO
Cátedra de Radioquímica
Dra. Valeria SCHAPIRO
Cátedra de Química Orgánica
Dr. Gustavo SEOANE
Cátedra de Química Orgánica
Dra. María H. TORRE
Cátedra de Química Inorgánica
Dra. Julia TORRES
Laboratorio de Química
Inorgánica
Q.F. Cristina URES
Cátedra de Radioquímica
Dr. Horacio HEINZEN
Cátedra de Farmacognosia y
Productos Naturales
Dr. Oscar VENTURA
Cátedra de Química Cuántica
Dr. Carlos KREMER
Cátedra de Química Inorgánica
Instituto de Investigaciones
Biológicas Clemente Estable
Dr. Eduardo MANTA
Cátedra de Química Farmacéutica
Dra. Elena FABIANO
Departamento de Bioquímica
99
Nómina de profesores
que participaron de la experiencia
1999-2004
Biología
ABAL, Clotilde
Liceo Nº 15 - Montevideo
CARMONA FARÍAS, Mónica
Viviana
Liceo Los Cerrillos - Canelones
ALBIN CELANA, Andrea Raquel
UTU - Montevideo
CENTURIÓN Y VIVAS NASSO,
Silvia
Liceo Nº 2 - Soriano
ALMAGRO MARTÍNEZ, Yanela
Karina
Liceo Nº 4 - Paysandú
COYA ALBOA, Andrea
Liceo Amalio S. de Delfino Lavalleja
ALONSO AMAYA, Sandra
Liceo Nº 3 - Montevideo
CUNS, Vivian
Centro Regional de Profesores del
Sur (Atlántida) - Canelones
ALONSO PASTORINI, María José
Liceo Nº 2 - Cerro Largo
AZNAREZ DUTILH, Sandra
Liceo Nº 1 - Flores
BALITZKI ARTURAOLA, Myriam
Susana
Instituto de Profesores Artigas Montevideo
BAPTISTA NAN, María Magdalena
Liceo Nº 3 - Rivera
BENTANCUR ALFONSÍN, Carolina
Liceo de Cardona - Soriano
BORBA, Graciela
Liceo Nº 1 - Tacuarembó
BURGUEZ GUGLIELMI, Ana
María
IBO - Montevideo
CÁNEPA SANSÓ, Alejandra
Liceo Departamental - Maldonado
CARESANI AGUIAR, María
Cristina
Liceo Nº 1 - Soriano
100
DA SILVA LÓPEZ, Myriam Gloria
Liceo Departamental - Río Negro
DIAMANT MONTI, Ana Bruna
Liceo Nº 3 - Montevideo
DO CARMO SOUZA, Mary Stuard
Instituto de Formación Docente Salto
DORNEL BRITOS, Liliana
Instituto de Formación Docente Rivera
DUFFAUT BERRUTI, Carla María
Liceo Nº 1 - Río Negro
ECHEVERRÍA, Doris
Liceo Nº 1 - Flores
ETCHEVERRY CANESSA, Ana
Teresita
Instituto de Profesores Artigas Montevideo
EUSANIO ESTRADA, Gladys
Mabel
Centro Regional de Profesores del
Suroeste - Colonia
FALCÓN, Mónica
Liceo Nº 1 - Maldonado
PAREDES RIVIEZZI, Ma. Silvana
Liceo Nº 1 - Montevideo
FERNÁNDEZ SANTIAGO, María
José
Liceo Nº 3 - Montevideo
PERENDONES PASEYRO, Alfonso
Liceo Rincón de la Bolsa San José
FERREYRA PÉREZ, A. Carolina
Liceo Nº 46 - Montevideo
PERRONE RICHARD, Verónica
Liceo Nº 3 - Montevideo
FRANCO ROBANO, Luis Federico
Instituto Miguel C. Rubino Durazno
PIEDRA CUEVA, Virginia
Liceo Nº 1 de Minas - Lavalleja
GARCÍA, Natacha
Instituto de Formación Docente Rivera
GARMENDIA BORDERRE, María
Bettina
Liceo Sarandí del Yí - Durazno
GASDÍA PARDO, Virginia
Liceo de Solymar I - Canelones
GONZÁLEZ BOGADO, Luis
Ramiro
Liceo Nº 3 - Paysandú
GONZALEZ PÉREZ, María Julia
Liceo Nº 10 - Montevideo
PRADO NEME, Andrea Valeria
Liceo Nº 3 - Salto
QUIROGA CASTRO, Adriana
Liceo El Pinar - Canelones
REYES MINETTI, Marcelo
Liceo Nº 2 - Paysandú
REZZANO GARCÍA, Marisa Silvia
Liceo Nº 36 - Montevideo
RICO TRIGO, Gabriela
Liceo Nº 17 - Montevideo
RODRÍGUEZ GAITÁN, Serrana
Margarita
IAVA - Montevideo
HERNÁNDEZ SOSA, Alba Aurora
Liceo Zorrilla - Montevideo
RODRÍGUEZ PERI, Ma. Lucía
Instituto de Profesores Artigas Montevideo
IMBERT ROMERO, Nelky Daisy
Instituto Dr. M.C. Rubino Durazno
RODRÍGUEZ, Oscar Fernando
Liceo Nº 9 - Montevideo
LÓPEZ LARRAMA, María Noel
Liceo Nº 46 - Montevideo
RUIZ VIAZZO, Ma. del Pilar
Liceo De Sauce - Lavalleja
MALACRIDA RUIZ, Cindia
Liceo Santa Lucía - Canelones
SAGARRA AMESTOY, Sebastián
Rodrigo
Liceo Nº 19 - Montevideo
MARCHELLI CASANOVA, Silvia
Cristina
Liceo Nº 1 de Carmelo - Colonia
SEPÚLVEDA YELPO, Fernando
Liceo Tranqueras - Rivera
NUÑEZ, Gladys Elena
Liceo Nº1 - Tacuarembó
OLIVERA MALZZONI, Ana
Liceo de Lascano - Rocha
SIMÓN ROTONDARO, Alicia
Liceo Nº 3 - Montevideo
SOLARI PEÑA, Flor María
Liceo Miranda - Montevideo
101
SOTO IRISARRI, Mónica María
Liceo de Dolores - Soriano
TESTORELLI MARTINO, Susana
IDAL (Nº 3) - Montevideo
TORIANI MONTERIO, Virginia
Liceo Nº 2 Héctor Miranda Montevideo
DE FLEITAS HERNÁNDEZ, Julio
Almir
Centro Regional de Profesores del
Suroeste - Colonia
DI LACCIO CÁCERES, José
Liceo Nº 1 - Salto
VERÓ DE LA LLANA, Flora
Liceo Nº 1 - Rocha
DOMÍNGUEZ FERNÁNDEZ,
Oscar
Liceo Nº 1 - Rocha
VICO PERINI, Laura Irene
Liceo Nueva Palmira - Colonia
DURQUET, Adriana
Liceo Nº 34 - Montevideo
VIDAL DALGALARRONDO, Rosa
Maris
IBO - Montevideo
ECHARTE GARCÍA, Adriana
Virginia
Liceo Nº 2 Héctor Miranda Montevideo
VOMERO LARA, Ma. Isabel
Instituto de Profesores Artigas Montevideo
Física
ACLAND MACHADO, Isabel
UTU - Montevideo
BACCINO, Daniel
Liceo Nº 10 - Montevideo
BERRUTI, Marcelo
Liceo Luis A. Brause de Pando Canelones
BONOMI CASAS, José Gabriel
Liceo de Tala - Canelones
BRITO, Fernando
Liceo Nº 34 - Montevideo
CARBALLO LARROSA, Mónica
Fabiana
Liceo Nº 2 de Melo - Cerro Largo
CASTELNOBLE DÍAZ, Mariana
Liceo Nº 11 - Montevideo
DA SILVA LOMBARDI, Giovanna
María
Liceo Nº 2 - Salto
102
ECHENIQUE CARBAJAL, Juan
Alberto
Liceo Nº 35 (IAVA) - Montevideo
GARCIMARTÍN, María
Liceo Nº 35 (IAVA) - Montevideo
GARULA, Pablo
Liceo Nº 1 - Soriano
GONZÁLEZ GAMALLO, José Luis
Liceo Nº 2 - Rivera
GONZÁLEZ HERRERA, Ana Julia
Liceo Nº 1 - Tacuarembó
LEAL, Adriana
Liceo Nº 34 - Montevideo
MARTÍNEZ CARRANCIO, Puri
Moriana
Liceo Nº 1 - Tacuarembó
MELO LÓPEZ, Nelly Virginia
Liceo Nº 1 - Paysandú
O’NEILL BENZANO, Matilde
Liceo Nº 6 - Montevideo
PEREIRA LARRONDE, Ana
Carolina
Liceo Nº 1 de La Paz - Canelones
PERINETTI MACHADO, Selene
Liceo San Jacinto - Canelones
BERTON GRANT, Ana
Liceo de Nueva Helvecia - Colonia
RISTICH, Carlos
Liceo Nº 1 de La Paz - Canelones
CHINAZZO ABREU, Nélida
Liceo de Maldonado - Maldonado
RODRÍGUEZ MONTEBLANCO,
Jorge
Centro Regional de Profesores del
Norte - Rivera
CORTAZZO FYNN, Rosana
Liceo N° 36 - Montevideo
SÁNCHEZ CHANCONE,
Ernestina
Liceo Nº 35 (IAVA) - Montevideo
CURBELO MAZZONI, Estela
Liceo 18 de Mayo (El Dorado) Canelones
SCAVONE MAURO, Ana Graciela
Liceo Nº 26 - Montevideo
DARRÉ ROCCHIETTI, Liliana
Liceo Nº 1 - Paysandú
TORRES FONSECA, Mary
Graciela
Liceo Nº 2 - Rivera
DE RENDE SALVATORE, Paola
Liceo 18 de Mayo (El Dorado) Canelones
TRAVIESO IGLESIAS, Pablo
Liceo Toledo - Montevideo
DELBONO VARELA, Carla
Karinna
Liceo Nº 1 - Tacuarembó
VARGAS RODRÍGUEZ, María
Giselle
Liceo Nº 3 - Salto
VIERA LATORRE, Diego
Liceo Nº 1 de Atlántida Canelones
VIRE MURIEGA, Noelia
Liceo de Nueva Palmira - Colonia
Química
ALIAGA LARROSA, Ana Mayra
Liceo Nº 13 - Montevideo
ALVES MONTESANO, Alexandra
Liceo Nº 14 - Montevideo
ALVEZ CAPRILE, Mónica Patricia
Liceo Nº 2 - Salto
APOTHELOZ, Guillermo
Liceo Nº 26 - Montevideo
BENÍTEZ CAPOTE, Liliana
Liceo Nº 1 - Maldonado
CRUSI MAGLIO, Verónica
Liceo Nº 1 - Salto
DUFFAUT BERRUTI, Adelina
Liceo Nº 1 de Fray Bentos Río Negro
DUGLIO LEMAN, María Isabel
Centro Regional de Profesores del
Norte - Rivera
ESPINOSA SACARELO, Héctor
Fermín
Liceo de Paso Carrasco Canelones
FERNÁNDEZ RODRÍGUEZ, Hilda
Yanet
Liceo de Vergara - Treinta y Tres
FIGUEROA ELHOT, Emilia
Liceo Nº 15 - Montevideo
FIORITTO, Ana Lucía
Liceo Nº 2 - San José
FIRPO LARRAZÁBAL, Griselda
Centro Regional de Profesores del
Norte - Rivera
103
FREITAS CORREA, Myriam Ruth
Liceo Nº 1 - Paysandú
GARBARINO LAZCANO, Cecilia
Inés
Liceo Nº 1 - Río Negro
GARCÍA CORREA, Melody
Liceo Joaquín Suárez Montevideo
GILES HIDALGO, Ana María
Liceo Nº 1 - Paysandú
LABASTE, Ana
Liceo Manuel Rosé - Canelones
REBOLLO KELLEMBERGER,
María Cristina
Centro Regional de Profesores del
Centro - Florida
RODRÍGUEZ CUNS, Álvaro
Liceo Nº 26 - Montevideo
RODRÍGUEZ SILVEIRA, Miriam
Ivonne
Liceo Nº 1 - Tacuarembó
RODRÍGUEZ, Rosario
Liceo Nº 1 de La Paz - Canelones
SCARONE, Claudia
Liceo Nº 4 - Montevideo
MANTIÑAN BECERRA, Graciela
Alicia
Liceo Nº 1 de Solymar - Canelones
TAVÁREZ MORAES, Rosalynn
Liceo Nº 2 - Artigas
MARQUIZO CARRATTINI, Karina
Liceo Nº 2 - Montevideo
TOCCO CAPALBO, Mariela
Liceo Nº 10 - Montevideo
MOCKFORD RUELLA, Virginia
Katherine
Liceo Nº 1 - Paysandú
TRUJILLO MUNÍZ, Martín Nicolás
Liceo Nº 1 de San Carlos Maldonado
NIELL MENEGAZZI, María
Elizabeth
Liceo Nº 1 - Paysandú
VERDE LAMAIZON, Miguel Angel
Liceo Nº 1 de Atlántida Canelones
PÉREZ, Herman
Liceo Nº 1 de San Carlos Maldonado
VIDAL RUIBAL, Anabel
Liceo Manuel Rosé - Canelones
PERNA, Ricardo
Liceo Nº 14 - Montevideo
VILLANUEVA ALVEZ, Sonia
Gladys
Liceo Nº 1 - Tacuarembó
PILATTI, Pierina
Liceo de Juan Lacaze - Colonia
VIVAS NASSO, Mónica Soledad
Liceo Campos - Soriano
QUEIRÓS ARMAND UGÓN,
Mónica
Liceo Colonia Valdense - Colonia
VOLPI, Liliana
Liceo Nº 3 – Artigas
QUINELES, Silvia Mabel
Liceo N° 2 - Cerro Largo
104
I Encuentro-Taller de pasantes
PEDECIBA-UNESCO
Facultad de Ciencias, Montevideo, Uruguay
3 - 4 de octubre de 2003
Resúmenes de los participantes inscriptos
Área Biología
Genética Evolutiva en Drosophila melanogaster
YANELA KARINA ALMAGRO MARTÍNEZ
LICEO Nº 4
PAYSANDÚ
DRA. BEATRIZ GOÑI
SECCIÓN GENÉTICA EVOLUTIVA
FACULTAD DE CIENCIAS
I. Experiencia del análisis de herencia mendeliana con Drosophila en el
aula.
Que se hizo (materiales y métodos) ciclo vital, fotos.
Aciertos y dificultades (para trabajar).
II. Experiencia del análisis genético:
Localización de dos mutaciones (ligamiento y mapeo génico).
Introducción a la metodología científica:
Hipótesis (tablas fenotípicas), evaluación genética.
Cepas balanceadoras.
Observación, conteo, elaboración de datos.
III. Elaboración de concepto y metodología y de cepas de uso en el análisis
genético.
Glándulas salivales:
¿qué son?, ¿para qué sirven?
Clases de alelos.
¿Qué nos dice Drosophila acerca de los tipos de alelos mutantes?
¿Qué estrategia genética hay para establecer los tipos de alelos?
Mecanismos de Transferencia Genética Horizontal en Bacterias
MYRIAM BALITZKI
INSTITUTO DE PROFESORES ARTIGAS
MONTEVIDEO
DRA. MAGELA LAVIÑA
SECCIÓN FISIOLOGÍA GENÉTICA Y BACTERIANA
FACULTAD DE CIENCIAS
La transferencia genética horizontal es un proceso de pasaje de
material genético de una célula a otra. Presenta como característica que
es unidireccional habiendo, por lo tanto, células donantes y células
receptoras.
107
En el marco de la pasantía se realizaron trabajos experimentales de
transferencia horizontal de genes: una conjugación, una transducción y
una transformación.
Se desarrollaron experimentos de conjugación que permitieron familiarizar al pasante con las técnicas básicas del manejo de estirpes
bacterianas, el análisis de fenotipos, etc. El desarrollo experimental se
centró en la aplicación de este tipo de transferencia genética para la
localización (mapeo) de genes en el cromosoma de Escherichia coli K12.
Se demostró el proceso de transducción mediado por el fago P1,
permitiendo comprender y hacer énfasis en la utilidad de esta transferencia horizontal de genes en la construcción de nuevas estirpes.
Y por último el proceso de transformación utilizando un plásmido
determinador reconociendo la recombinación del DNA.
La importancia de este trabajo está en el propio conocimiento
disciplinar, y también, y muy especialmente en el trabajo experimental
del investigador, permitiendo enriquecer mi conocimiento que se verá
reflejado en mi labor docente.
Análisis de los efectos de un productor de radicales libres
GRACIELA BORBA
LICEO Nº 1
TACUAREMBÓ
DRA. ELIA NUNES
LABORATORIO DE RADIOBIOLOGÍA
DEPARTAMENTO DE BIOFÍSICA
FACULTAD DE MEDICINA
El objetivo de esta investigación consistió en adquirir los elementos
mínimos para resolver un problema a nivel experimental utilizando la
metodología científica. Para ello se realizó un análisis de los efectos de
un productor de radicales libres sobre poblaciones celulares y su
modulación por antioxidantes naturales.
Participé en distintos experimentos sobre el efecto letal y mutagénico
del paraquat a nivel celular y su posible modulación con antioxidantes
naturales y alfa-tocoferol. También elaboré hipótesis y discutí resultados.
El material utilizado fueron cepas de levaduras (saccharomyces
cerevisiae).
108
Paleobotánica con énfasis en paleopalinología
MYRIAM DA SILVA LÓPEZ
LICEO DEPARTAMENTAL DE RÍO NEGRO
DRA. ÁNGELES BERI
LABORATORIO DE PALINOLOGÍA
DPTO. DE PALEONTOLOGÍA
FACULTAD DE CIENCIAS
Resumen-Pasantía 2003
Esta pasantía fue realizada en la línea de investigación de la
paleobotánica con énfasis en paleopalinología desde el 1/9/03 al
30/9/03.
Se realizó con la supervisión de la Dra. Ángeles Beri en el laboratorio
de Palinología, Dpto. de Paleontología de la Facultad de Ciencias.
Se desarrolló teniendo en cuenta 3 bloques fundamentales:
1) Conocimiento de la disciplina a investigar, su objetivo principal fue el
acceder a nuevos conocimientos, reforzar los ya obtenidos, trabajar
con la terminología acorde a la investigación tal como: polinosis,
palinomorfos, palinología, trilete, etcétera. También se desarrollaron
aspectos metodológicos centralizados en las técnicas de laboratorio
y observaciones microscópicas.
2) Generación del conocimiento, tuvo como objetivo el análisis de
trabajos científicos y su estructura formal, y la formulación de
proyectos de investigación. También se observó y participó del
ambiente académico a través de la concurrencia a seminarios,
conferencias, defensa de tesis, etcétera.
3) Enriquecimiento de la práctica docente, se hizo énfasis en varios
tópicos generativos que atraviesan la actividad docente desde el
acceso a nuevos conocimientos, pasando por diferentes formas de
vincular contenidos. Esto permitirá por un lado, la transferencia a las
estrategias didácticas en el aula y por otro la multiplicación de la
experiencia hacia otros docentes. Descubrir los fundamentos sobre
los cuales se asienta la disciplina me permitió como pasante lograr la
comprensión de la paleobotánica y su relación con las diferentes
ramas de la biología. A modo de conclusión, considero que la
experiencia adquirida en esta pasantía me permitirá no solo trabajar
los contenidos conceptuales sino también la metodología usada en
trabajos de investigación que se podrá adaptar a los distintos niveles
de estudiantes.
109
Identificación y caracterización molecular de rotavirus en
pacientes con gastroenteritis
ANA DIAMANT MONTI
LICEO Nº 3
MONTEVIDEO
DR. JUAN ARBIZA
VIROLOGÍA
FACULTAD DE CIENCIAS
Entre los agentes virales responsables de producir diarrea en humanos, los rotavirus aparecen como los principales agentes etiológicos de
la mayor proporción de gastroenteritis virales en niños de todo el mundo,
siendo el número estimado de 125 millones casos anuales.
Estos virus contienen un genoma constituido por 11 segmentos de
ARN doble cadena incluidos dentro de tres cubiertas proteicas.
En este estudio se buscó determinar la presencia de rotavirus en
materias fecales colectadas de niños con gastroenteritis admitidos en el
Centro de Asistencia del Sindicato Médico del Uruguay (CASMU) durante
el año 1997.
Fueron analizadas 19 muestras mediante la técnica de extracción del
ácido nucleico viral, electroforesis en geles de poliacrilamida (PAGE) y
tinción argéntica. Esta técnica permite además de identificar la presencia el virus, caracterizar a nivel molecular, pudiendo evidenciar diferentes patrones electroforéticos constantes y característicos de cada virus
en particular.
Diez de estas muestras (53%) fueron rotavirus positivas, presentando
el perfil genómico característico de rotavirus del grupo A donde los 11
segmentos genómicos migran en el gel agrupados en 4 “clusters” o
grupos de bandas.
A su vez, basado en la movilidad observada en los segmentos
genómicos 10 y 11, todas estas muestras fueron caracterizadas como
pertenecientes al patrón electroforético corto, evidenciando además la
co-circulación de 2 diferentes electroferotipos, dada la diferencia de
movilidad mostrada en los restantes segmentos genómicos.
Biología celular y molecular
MARY STUARD DO CARMO SOUZA
INSTITUTO DE FORMACIÓN DOCENTE
SALTO
DRA. CRISTINA ARRUTI
SECCIÓN BIOLOGÍA CELULAR
FACULTAD DE CIENCIAS
El presente trabajo tiene como objetivo comunicar lo desarrollado en
la pasantía realizada del 8 de noviembre al 8 de diciembre de 1999, con
110
carga horaria de 120 horas y un suplemento de 60 horas, en la Facultad
de Ciencias –Sección Biología Celular y Molecular– patrocinada por el
programa de pasantías del PEDECIBA/UNESCO, a cargo de la investigadora Dra. Cristina Arruti y colaboradores.
El objetivo de la misma fue la adquisición de una experiencia vivencial
directa de trabajo en laboratorio de investigación universitaria. Las
actividades realizadas fueron interactuar con investigadores de diferentes niveles de experiencia, actualización en temas del área de Biología
Celular y del Desarrollo, mediante la discusión, planificación, análisis e
interpretación y realización de experimentos con procedimientos específicos y además la participación a clases teóricas y prácticas.
Se realizó un enriquecedor intercambio entre los dos niveles educativos (universitario/secundaria) favoreciendo la actividad áulica de la
docente. También participó, en el marco de algunas líneas de investigación en “Nucleasa en células epiteliales” (De María); “Moléculas
involucradas en transducción de señales en retina neural” (Zolessi);
“Aspectos celulares y moleculares de fecundación en peces” (Berois). Se
contactó con procedimientos para inmunodetección de proteínas, separación electroforética de polipéptidos (electroforesis en diferentes geles),
microscopía de fondo claro y fluorescencia, electrotransferencia de
polipéptidos a membranas e inmunodetección, amplificación de cDNA
por PCR, registro y asistencia a clases de Biología del Desarrollo.
La pasantía comprendió trabajo con relación a material bibliográfico
(tesis de doctorado, documentos científicos, etc.) específico de Biología
Celular y Biología del Desarrollo, respondiendo a reflexiones propuestas
por los investigadores, en los diferentes módulos en actividades prácticas y contenidos teóricos, asistiendo además a actos de entrega de título
honorífico, conferencia, seminario y presentación de un libro científico.
Resumen sobre pasantía realizada en Sección Bioquímica,
Facultad de Ciencias, noviembre de 2001.
Biología Molecular: ADN
LILIANA DORNEL BRITOS
INSTITUTO DE FORMACIÓN DOCENTE
RIVERA
DRA. ADRIANA ESTEVES
BIOQUÍMICA DEL DESARROLLO Y LA DIFERENCIACIÓN
FACULTAD DE CIENCIAS
Se planteó como objetivo principal: Conocer las actividades que se
realizan en la investigación bioquímica con relación al ADN: Técnicas de
extracción, Electroforesis.
Una vez extraída una muestra de ADN por precipitación se la observa
111
macroscópicamente y se la lleva al Espectrofotómetro. Se aplica la
técnica de Electroforesis empleando distintas sustancias.
Se prepara un marcador de peso molecular (obteniéndose un patrón
de bandas determinado por distintos sitios de reconocimiento con la
enzima de restricción Hind III efectuando la digestión de ADN del fago
Lambda) para establecer el peso molecular de las bandas de ADN lineal.
Posteriormente se realizan en forma complementaria: a) La transformación de células competentes (inserción de un fragmento de ADN en un
plásmido y su introducción en una bacteria con pared debilitada).
b) Selección de transformantes (basada en la resistencia a la ampicilina)
para comprobar si las bacterias han incorporado el plásmido mediante
cultivos en placa y empleando un antibiótico cuya acción es contrarrestada por una proteína producida por un gen del plásmido. c) Extracción
del ADN plasmídico y posterior digestión del plásmido.
Algunas técnicas de uso habitual en biología molecular
MÓNICA FALCÓN
LICEO Nº 1
MALDONADO
DRA. A. ESTEVES
SECCIÓN BIOQUÍMICA
FACULTAD DE CIENCIAS
La tecnología de ADN recombinante, desarrollada partir de los años
setenta, abrió una nueva perspectiva en el estudio de la biología. Esta
metodología proporciona potentes métodos para analizar y modificar
genes y proteínas. Ha colaborado en este proceso la existencia de
enzimas que pueden cortar (de restricción), unir (ligasas) y replicar el
ADN (ADN polimerasa), así como catalizar la transcripción inversa del ARN
(transcriptasa inversa). Esta tecnología se ha apoyado además en el
emparejamiento de bases que permite el reconocimiento mutuo entre
moléculas de ácidos nucleicos. El emparejamiento de bases se emplea
para construir nuevas combinaciones de ADN así como para detectar y
amplificar secuencias concretas.
Esta revolucionaria tecnología depende además de la existencia de
virus y plásmidos, empleados como vectores para introducir fragmentos
de ADN en células huésped (bacterias por ejemplo).
Se presentan aquí los fundamentos de algunas de las técnicas que
conforman las herramientas básicas de esta tecnología: clonación,
reacción en cadena de la polimerasa (PCR), síntesis de ADN copia (ADNc),
así como de técnicas analíticas complementarias como la electroforesis
y secuenciación de ácidos nucleicos.
112
Fisiología de la vigilia y el sueño
CAROLINA FERREYRA
LICEO 46
MONTEVIDEO
DRA. MARISA PEDEMONTE
LABORATORIO DE NEUROFISIOLOGÍA
FACULTAD DE MEDICINA
El sueño es un conjunto de cambios fisiológicos y rítmicos en el que
participan diferentes sistemas, regulados por el sistema nervioso. Está
caracterizado por la disminución del nivel de conciencia, de la actividad
de los músculos esqueléticos y depresión de la actividad metabólica.
Se pueden identificar dos etapas en el sueño: lento y paradójico.
El estudio de sus trastornos se ha convertido en una especialidad
médica. Una técnica de evaluación clínica es la polisomnografía, que
consiste en el registro de determinadas variables fisiológicas durante el
sueño como el electroencefalograma, electromiograma, movimientos
oculares, electrocardiograma, movimientos respiratorios, movimientos
de los miembros inferiores y otras variables de diversa índole.
Una de las posibles funciones del sueño es la recuperación y
restauración de los procesos bioquímicos y fisiológicos que son previamente degradados durante la vigilia.
El hecho de que aumente la producción de la hormona de crecimiento
durante el sueño lento del ser humano apoyaría esta hipótesis.
Otra función es la conservación energética, el sueño lento reduce el
metabolismo alrededor del 10% comparado a los niveles de la vigilia y
asimismo, se reduce la temperatura corporal durante la inactividad.
El hipocampo presenta una actividad rítmica, theta, éste a su vez
interviene en los procesos de aprendizaje y memoria por lo tanto se
supone que mediante la sincronización con este ritmo es que ejerce sus
funciones cognitivas. Fue demostrado que la supresión del ritmo theta
produce deficiencia en la memoria espacial.
Este ritmo está presente en todos los estados del comportamiento,
pero se muestra en su forma pura y sincronizada en la vigilia y el sueño
paradójico; fue relacionado con movimientos voluntarios, automáticos y
reflejos (tanto en la vigilia como en el sueño).
La hipótesis central, consiste en que los procesamientos temporales
necesitan un ordenamiento y el ritmo theta del hipocampo podría
contribuir con éste.
113
Resumen del trabajo realizado durante la Pasantía en
Facultad de Ciencias con la Dra. Ángeles Beri en el
departamento Paleontología, sección Palinología
NATACHA GARCÍA
INSTITUTO DE FORMACIÓN DOCENTE
RIVERA
DRA. ÁNGELES BERI
LABORATORIO DE PALINOLOGÍA
FACULTAD DE CIENCIAS
Objetivos:
Socialización del conocimiento científico con la docente, construido
por la investigadora sobre el polen.
Aporte de material bibliográfico sobre Palinología y discusión del
mismo.
Recolección de granos de polen y reconocimiento de la estructura de
los mismos y su clasificación.
Manipulación del material de laboratorio y realización de preparados
fijados (fucsina básica y gelatina glicerina).
Información de la investigadora acerca del procedimiento que ha
realizado para extraer del suelo grano de polen fosilizado y su importancia para reconocer la flora existente en ese lugar en épocas muy remotas.
Desarrollo:
La pasantía se realizó durante 4 semanas consecutivas en el año 2000
en Facultad de Ciencias en el departamento de Paleontología.
Conclusiones:
Se pudo realizar un aprendizaje de contenidos y técnicas.
A nivel social fue muy fructífero convivir con investigadores y pasantes extranjeros (de Argentina y de España).
La Palinología como línea de investigación transferible al aula
VIRGINIA GASDÍA PARDO
LICEO SOLYMAR I
CANELONES
DRA. ÁNGELES BERI
LABORATORIO DE PALINOLOGÍA
FACULTAD DE CIENCIAS
Puedo comparar la experiencia de la pasantía en el Laboratorio de
Palinología que realicé en el año 1999, con haber recibido un puñado de
semillas vitales, caprichosas y con gran poder germinativo. En los cuatro
años que han transcurrido, ellas han ido germinando en distintas áreas
114
de mi vida profesional y personal, en distintos momentos y potenciando
nuevos aprendizajes. Pero lo más sorprendente es que he llegado a creer
que no darán ningún producto terminado, y que lo que he recibido son
semillas de transformación o... ¿esporas y polen de transformación?
El póster se estructuró en base a dos secciones principales.
En “lecciones aprendidas”, se mencionan contenidos conceptuales y
procedimentales a los que accedí durante la pasantía, con relación a
Palinología, Paleobotánica, Paleopalinología y a la Investigación Científica en general. También el valor del vínculo establecido con la Dra.
Ángeles Beri y su equipo, y la Facultad de Ciencias en general.
El resto del póster se dedica a experiencias iniciadas en marzo de este
año con alumnos de 6º de liceo (opción Agronomía).
El objetivo es acercar la enseñanza media de la Botánica a la
generación del conocimiento científico. Como objetivo específico, para
esta presentación, se analizan solamente los trabajos de los alumnos
relativos a “Aerodinámica de la polinización eólica en coníferas”.
La metodología se basa en procedimientos heurísticos, donde las
consignas de trabajo orientan sólo de manera general, a los efectos de
que los alumnos realicen una actividad cognoscitiva estructurante. Se
buscaron potenciar distintos tipos de interacciones.
Debe advertirse que los resultados obtenidos carecen de valor estadístico, ya que el “universo” está formado por 14 estudiantes. Las
conclusiones son preliminares. El valor de este trabajo puede ser el de
servir de base para diseñar una investigación en el futuro.
Aislamiento y caracterización de cepas de Lactobacillus
y evaluación de su potencial probiótico
MARÍA J. GONZÁLEZ
LICEO Nº 10
MONTEVIDEO
DR. PABLO ZUNINO
LABORATORIO DE MICROBIOLOGÍA
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES BIOLÓGICAS CLEMENTE ESTABLE
Los probióticos son microorganismos vivos cuya administración
puede presentar efectos beneficiosos para la salud. Sus potenciales
efectos son múltiples, incluyendo modulación de la inmunidad, disminución del colesterol sanguíneo y tratamiento y prevención de infecciones de los tractos gastrointestinal y genitourinario. Los lactobacilos son
microorganismos ubicuos que se han aislado a partir de productos
lácteos, tracto genital y gastrointestinal de animales y humanos. Cepas
seleccionadas de Lactobacillus han sido propuestas como organismos
probióticos. El objetivo del presente trabajo fue aislar y caracterizar
115
cepas de Lactobacillus de diversos orígenes y evaluar su capacidad
probiótica.
Se caracterizaron cepas de Lactobacillus de tracto vaginal de ratón
hembra y una preparación doméstica de kefir y se aislaron otras de
materia fecal de perro. Se cultivaron en medios MRS y Rogosa en
anaerobiosis, microaereofilia y aerobiosis a 37ºC. Se realizó una caracterización morfológica (análisis micro y macroscópico), bioquímica (reacción de catalasa, oxidasa, fermentación de glucosa y gluconato y patrón
de resistencia a antibióticos) y genética (amplificación por PCR de genes
que codifican para ARNr 16S y 23S). También se realizó un ensayo in vivo
para evaluar el efecto preventivo de una cepa de Lactobacillus ante una
infección urinaria experimental con Proteus mirabilis uropatogénico.
Las diferentes cepas exhibieron características morfológicas y
bioquímicas correspondientes al género Lactobacillus. Se amplificó el
gen ARNr 16S de un nuevo aislamiento generado en este estudio y
también los genes del ARNr 16S y 23S de una cepa aislada previamente,
encontrándose actualmente en proceso la secuenciación de estos productos. También se comprobó la protección in vivo conferida por una
cepa de origen vaginal contra una infección urinaria ascendente experimental por P. mirabilis en ratón.
En este trabajo se desarrolló con éxito un modelo para aislar,
caracterizar y evaluar el potencial probiótico de cepas de Lactobacillus,
empleando diversas aproximaciones experimentales.
Genética evolutiva de la Facultad de Ciencias
MARÍA NOEL LÓPEZ LARRAMA
LICEO Nº 46
MONTEVIDEO
DR. RUBEN PÉREZ CROSSA
SECCIÓN GENÉTICA EVOLUTIVA
FACULTAD DE CIENCIAS
Esta pasantía se realizó en la Sección Genética Evolutiva de la
Facultad de Ciencias. El grupo de trabajo que integré está dedicado al
análisis citogenético y molecular de los triatominos, insectos vectores de
la Enfermedad de Chagas.
Objetivos:
-
Adquirir pautas básicas de trabajo y manejo de un laboratorio
científico.
Interiorizarse en la metodología de la investigación.
Aprender técnicas básicas en el área de la citogenética y la biología
molecular.
116
Metodología de trabajo:
Se ha trabajado en las siguientes áreas:
a) División celular. Se realizaron preparaciones para observar mitosis
en cebolla (Allium cepa) y meiosis en saltamontes (ortópteros) Se
realizaron técnicas de tinción standard y de bandeo cromosómico.
b) Estructura cromosómica. Se analizaron cromosomas que no poseen
un centrómero morfológicamente diferenciado (holocéntricos) en
triatominos. Se observó su comportamiento durante mitosis y meiosis.
c) Biología molecular. Se realizó un adiestramiento sobre técnicas
moleculares básicas (extracción de ADN, electroforesis en gel de
agarosa, corte con enzimas de restricción, etc.). Esto implicó tanto la
comprensión de su base teórica como de las pautas básicas de manejo
práctico, incluyendo el del instrumental científico implicado.
Aplicabilidad en el aula:
-
Parte de la metodología aprendida puede ser adaptada para su
aplicación en el aula. En particular el análisis de los procesos de
división celular y la observación cromosómica. Estas técnicas son
relativamente sencillas y pueden llevarlas a cabo los estudiantes.
- La metodología molecular es más difícil de aplicar por los costos y el
equipamiento que conlleva. Sin embargo, ciertas actividades pueden
realizarlas los alumnos; por ejemplo, la extracción de ADN con
materiales muy sencillos disponibles en el hogar.
Independientemente del aprendizaje de técnicas, este tipo de actividad es importante para el docente de ciencias como forma de vivenciar
el trabajo científico y lograr una mejor transmisión de éste a los alumnos.
Endocrinología molecular en el cáncer mamario - Vías de
proliferación celular endócrinas, parácrinas y autócrinas que
interaccionan en el cáncer mamario
SILVIA MARCHELLI
LICEO Nº 1 DR. DAVID BONJOUR DE CARMELO
COLONIA
DRA. ELSA GARÓFALO
LABORATORIO DE RECEPTORES HORMONALES (LRH)
LOBBM -FACULTAD DE MEDICINA
Objetivos:
i) Conceptuales: Conocer las vías de proliferación endócrinas, parácrinas
y autócrinas que interaccionan en el cáncer mamario y la experiencia
en el Uruguay.
117
ii) Procedimentales: Iniciación en la metodología científica y en el
aprendizaje de técnicas de biología y oncología molecular.
Resumen
En Uruguay se presentan elevados índices de mortalidad por cáncer
mamario en la mujer y una característica de esta enfermedad es la
influencia de los estrógenos en la génesis y progresión tumoral. El
conocimiento de las vías de proliferación endócrinas, mediadas por
receptores esteroideos y parácrinas/autócrinas, mediadas por factores
de crecimiento y ciclinas que interaccionan en el cáncer mamario, puede
aportar información molecular sobre el comportamiento biológico tumoral
y la evolución de las pacientes.
El objetivo de estas investigaciones fue determinar receptores de
estrógenos y progesterona (RE-RP), de factor de crecimiento epidérmico
(REGF) y Ciclina D1 (CD1) y su relación con parámetros clínico-patológico
en cáncer mamarios. Los receptores fueron determinados por métodos
de “Binding” y Scarchard y CD1 por Western-blot en las diferentes
fracciones subcelulares de biopsias tumorales.
En la población estudiada se encontró 70% RE+, 55% RP+, 25% REGF+
y 35% CD1 sobreexpresada. Los RE-RP se correlacionaron inversamente
con REGF y directamente con CD1. Los receptores esteroideos se asociaron con indicadores clínico-patológicos y evolutivos de buen pronóstico
y REGF y sobreexpresión de CD1 con indicadores de mal pronóstico.
Se sugiere que el predominio de la vía endócrina (RE-RP), ejerce un
control retronegativo de las vías autócrinas/parácrinas (REGF) posibilitando una mejor evolución del cáncer mamario. Por el contrario, tumores
que pierden la sensibilidad hormonal, pueden presentar predominio de
vías autócrinas/parácrinas (REGF), determinando un comportamiento
autónomo. La sobreexpresión de CD1 inducida por la vía estrogénica en
tumores altamente hormonosensibles podría explicar la mayor agresividad y rápida progresión tumoral de algunas pacientes y permitir
identificar subgrupos de alto riesgo o mal pronóstico, dentro de las
consideradas de buen pronóstico.
Las determinaciones de estos marcadores moleculares adquieren
relevancia como parámetros evolutivos y pronóstico de la enfermedad,
tanto en la investigación clínica como en la asistencia a pacientes
portadoras de cáncer mamario.
118
Los ritmos biológicos
ALFONSO PERENDONES PASEYRO
LICEO RINCÓN DE LA BOLSA
SAN JOSÉ
DRA. MARISA PEDEMONTE
NEUROFISIOLOGÍA
DEPARTAMENTO DE FISIOLOGÍA
FACULTAD DE MEDICINA
En la naturaleza cada reino está caracterizado por diversas propiedades fisiológicas. Éstas están “reguladas” por ritmos biológicos que varían
temporalmente, que se superponen, acoplan y modulan entre sí.
Se los ha ordenado según los siguientes criterios:
i) ULTRADIANOS: Aquellos ciclos que se repiten más de una vez por día.
ii) INFRADIANOS: Aquellos ciclos que se repiten menos de un ciclo por día.
iii) Aquellos ciclos donde hay una aproximación en su oscilación al
tiempo que demora la rotación del planeta tierra, 24 horas, son
denominados CIRCADIANOS, por ejemplo el ciclo sueño-vigilia.
Información sensorial en el período sueño-vigilia:
Los órganos de los sentidos están destinados a recibir estímulos del
ambiente o del interior del organismo y a convertir dichos estímulos en
impulsos nerviosos que, llegados al sistema nervioso central, dan origen
a las sensaciones. Estudios realizados durante ensueños en el ser
humano, determinaron que el 65% están compuestos de sensaciones
auditivas y el 100% de contenidos visuales.
La información auditiva es muy importante durante el período de
sueño.
El sistema auditivo es el único sistema telerreceptor “abierto” durante
el sueño.
En el colículo inferior se procesa la información aferente que proviene
desde niveles inferiores de la vía y es controlado por la corteza auditiva
(Pedemonte, 2000).
Registro neuronal del núcleo central del colículo inferior:
Se realizó implante crónico en Cavia porcellus (cobayo). La finalidad
es el registro posterior de la actividad neuronal durante el comportamiento. Los registros electrofisiológicos estudiados fueron neuronas del
colículo inferior y del hipocampo.
La señal biológica fue registrada, filtrada y amplificada. Posteriormente fueron procesadas computacionalmente.
Opinión final:
El objetivo se logró, pude tomar contacto con líneas de investigación
en Neurociencia, implementadas en el Laboratorio de Neurofisiología.
119
Neurofisiología-Estudio de la descarga de neuronas durante
el ciclo vigilia-sueño
VERÓNICA PERRONE
LICEO Nº 3
MONTEVIDEO
DRA. MARISA PEDEMONTE
LABORATORIO DE NEUROFISIOLOGÍA
DEPARTAMENTO DE FISIOLOGÍA
FACULTAD DE MEDICINA
Dentro de los cambios fisiológicos rítmicos encontramos los circadianos
(entre 20 y 28 hs), de ellos el más notorio es el ritmo sueño-vigilia. Éste
es regulado por relojes internos que persisten aun en ausencia de
factores ambientales. Cada ciclo sería como el tictac de un reloj que el
sistema nervioso utilizaría para “contar” el tiempo.
Los mamíferos inferiores presentan un ritmo periódico muy característico generado en el hipocampo llamado ritmo theta. Este es de 4-7
hertz y aparece cuando el animal está muy activo en vigilia y también
durante la fase activa del sueño (sueño paradójico).
Durante el trabajo de laboratorio se intenta establecer una relación
entre la descarga neuronal de la corteza auditiva del cobayo y el ritmo
theta del hipocampo. Mediante el empleo de microelectrodos de punta
fina se puede lograr un registro de los campos eléctricos de la célula. Las
señales son digitalizadas, adquiridas y almacenadas en un computador
provisto con el software adecuado. Se aplicó al cobayo una estimulación
acústica a una frecuencia variable y en cada sesión experimental se
produjo un registro para su posterior procesamiento. El análisis de la
descarga neuronal fue realizado a través de un programa que permitió
obtener histogramas de frecuencia y estudiar la validez estadística de los
cambios en las descargas neuronales. Se estudió además la correlación
temporal entre dichas descargas y el ritmo theta.
Como pasante pude apreciar cómo es el trabajo de investigación en
cuanto a su metodología y posibles aplicaciones. Asistí también a un
Congreso donde se mostraron sorprendentes resultados con implantes
cocleares. Asimismo tuve un importante acercamiento a la interrelación
con el trabajo del laboratorio vinculado al procesamiento informático lo
que me llevó a interesarme en el tema y buscar su integración en el
ámbito educativo.
120
Estudio de la morfometría de los otolitos de la corvina blanca
(Micropogonias furnieri)
ANDREA PRADO
LICEO Nº 3
SALTO
DR. WALTER NORBIS
SECCIÓN OCEANOGRAFÍA
FACULTAD DE CIENCIAS
El trabajo que se presenta a continuación está centrado en el estudio
de estructuras que ayudan a determinar la edad y el crecimiento de la
Corvina Blanca (Micropogonias furnieri) más precisamente los OTOLITOS.
Los otolitos son cuerpos policristalinos que actúan como órganos del
equilibrio y están ubicados en el oído interno del pez, compuestos
principalmente por carbonato cálcico cristalizado en forma de aragonito
y una proteína llamada otolina.
La primera parte del trabajo consiste en organizar las muestras de
otolitos obtenidas en muestreos realizados a lo largo de dos años (1998
y 1999). Una vez organizadas se las ordena por fechas en las planillas de
EXCEL.
La segunda parte del trabajo consiste en tomar una submuestra de
las muestras ya organizadas. Los datos de la submuestra son los
comprendidos entre las fechas: noviembre y diciembre de los años
trabajados. ¿Por qué esa fecha? De acuerdo a investigaciones realizadas
se sabe que en esta fecha comienza el período de reproducción de la
corvina blanca. El período de desove único es de 5 a 6 meses durante la
primavera-verano en el área de desove del Río de la Plata (D. VizzianoProg. Ecoplata).
El objetivo general del trabajo es:
Comparar a los otolitos de las corvinas blancas del año 98 con los
otolitos de la corvinas blancas del año 99 durante el período de
reproducción.
El primer paso consiste en el estudio de la morfometría de los otolitos
de la submuestra mencionada. Dicho estudio consiste en obtener datos
de: largo, ancho, espesor y peso, para lo cual se necesitan los siguientes
materiales: un ictiómetro y una balanza.
Los datos obtenidos se ordenan en planillas.
Luego se comienza el estudio estadístico con la finalidad de observar
si en realidad existe relación entre los datos obtenidos. En el informe
presentado en el marco de la pasantía se plantean planillas de datos,
gráficas, posibles hipótesis y resultados, los cuales pueden ser presentados cuando sea conveniente.
121
Estudio de la morfometría del otolito de la corvina blanca
(Micropogonias furnieri) durante el fin del período
reproductivo (años: 1999 y 2000)
MARISA REZZANO
LICEO Nº 36
MONTEVIDEO
WALTER NORBIS
SECCIÓN OCEANOGRAFÍA
FACULTAD DE CIENCIAS
El objetivo del trabajo fue estudiar si existen cambios en las características morfométricas de los otolitos de la corvina blanca (Micropogonias
furnieri) durante dos periodos (enero, febrero y marzo) en diferentes años.
Los peces fueron capturados por pescadores artesanales de la zona de
Pajas Blancas, Montevideo, Uruguay. El período de captura coincide con
el fin del periodo reproductivo de la especie y con el momento de mayor
actividad pesquera. Los ejemplares analizados, capturados con palangre
o enmalle, fueron 473, obtenidos en 13 salidas de muestreo. Las
muestras fueron representativas para inferir aspectos sobre la estructura de la población. Se obtuvieron datos de longitud total del pez (cm), peso
(g) y sexo. También fueron extraídos los otolitos (derecho e izquierdo)
para realizar las posteriores mediciones y lectura de la edad. Para
obtener la longitud del pez se utilizó un ictiómetro y para la determinación del sexo se abrió la cavidad abdominal del pez y se codificó con 2 a
la hembra y con 1 al macho. La extracción de otolitos fue realizada con
un corte transversal en la parte superior del cráneo, que expone a la
cápsula ótica, lugar donde se encuentran los otolitos. Existen tres pares
de otolitos (lapilus, sagitta y asteriscus) y se utilizó el otolito sagitta, por
ser el de mayor tamaño. Del par se utilizó el derecho, del cual se tomaron
las siguientes mediciones: largo, ancho, espesor y peso. No se observaron
tendencias de cambio entre meses- años para las 4 variables analizadas.
Las relaciones entre las variables del otolito por fecha mostraron una
tendencia lineal. Tampoco se encontraron cambios para las relaciones
entre el largo del pez y las variables del otolito. Esto estaría poniendo de
manifiesto que las características de los otolitos de los peces durante el
final del periodo reproductivo fueron similares.
122
Localización de ribosomas, proteínas motoras y ARNms en
axones de neuronas en cultivo
SERRANA RODRÍGUEZ
IAVA
MONTEVIDEO
DR. JOSÉ SOTELO
LABORATORIO DE PROTEÍNAS Y ÁCIDOS NUCLEICOS
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES BIOLÓGICAS CLEMENTE ESTABLE
Últimamente se han sumado diversos hallazgos de ribosomas y ARNm
en los axones de invertebrados y vertebrados. Se ha observado que a
pesar de que el patrón de distribución difiere en ambos, éstos se
encuentran asociados al citoesqueleto. Esto mismo ha sido detectado y
caracterizado parcialmente en axones de cultivos neuronales primarios
de mamíferos.
Para comprender y analizar cómo los ribosomas y los ARNm son
transportados activamente hacia los axones, estudiamos en neuronas
en cultivo, la asociación entre ribosomas, proteínas motoras y proteínas
de asociación al ARN por inmunocitoquímica.
Los cultivos primarios de neuronas raquídeas de ratón fueron fijados
a las 48 horas de la siembra. Los ribosomas fueron detectados por el uso
de un anticuerpo policlonal contra proteínas ribosomales humanas (Anti
P). El motor molecular analizado fue la Kinesina 3A por medio de un
anticuerpo monoclonal. La presencia de ARNms fue detectada indirectamente utilizando un anticuerpo policlonal contra la proteína HuD que se
asocia y estabiliza los ARNms. Se utilizaron diferentes anticuerpos
secundarios fluorescentes.
Nuestros resultados mostraron el mismo patrón de localización de las
proteínas ribosomales y HuD en los somas neuronales, axones y conos
de crecimiento en las mismas células. Esto es un signo indirecto de la
presencia de ARNms en los territorios mencionados. En contradicción
con la literatura, el anticuerpo HuD, mostró señal en los nucléolos y en
células no neuronales.
La presencia de la kinesina en los axones y somas detectada por el
anticuerpo anti KIF 3A y su aparente asociación con HuD, sugiere que
ARNms y sus proteínas asociadas (HuD) fueron transportados hacia el
territorio axonal por este motor. La aparente asociación de HuD y
ribosomas, podría indicar un mecanismo similar de transporte.
Es importante destacar, que aunque estos resultados aún son
preliminares, son novedosos respecto al conocimiento alcanzado hasta
el momento actual.
123
Aportes para la enseñanza-aprendizaje sobre diversidad
biológica en el Bachillerato Plan 1976
MARÍA LUCÍA RODRÍGUEZ PERI
INSTITUTO DE PROFESORES ARTIGAS
MONTEVIDEO
DR. MIGUEL SIMÓ
SECCIÓN ENTOMOLOGÍA
FACULTAD DE CIENCIAS
En el Bachillerato (Plan 1976) la zoología es abordada en el contenido
programático de Biología de 5˚ de la orientación Biológica. Si bien los
contenidos abarcan el estudio de la mayoría de los grupos zoológicos
conocidos, el concepto de diversidad biológica no está específicamente
implícito, a pesar de que desde hace un par de décadas es una de las
disciplinas de la biología que ha tenido mayor desarrollo. Los objetivos
de la pasantía realizada en la Sección Entomología de la Facultad de
Ciencias fueron: profundizar aspectos conceptuales de la biodiversidad;
familiarizarse con la metodología de estudio, aplicado a un grupo
indicador de diversidad biológica como son las arañas e incorporar
nuevas propuestas didácticas para el programa de Biología de 5˚ año. Se
realizaron actividades tales como: manejo de claves para identificación
de familias, lectura y discusión de bibliografía científica relacionada con
el tema, consulta de catálogos, manejo de diferentes técnicas de estudio
de laboratorio (fijación, conservación, etiquetado, observación con lupa
estereoscópica, medición, preparados para microscopía electrónica de
barrido, cría de material vivo). Del punto de vista didáctico se asistió a
clases prácticas del curso de Biología Animal de 2˚ año de la Licenciatura
en Ciencias Biológicas y se realizó un activo intercambio con los
investigadores acerca de los enfoques educativos en secundaria y
universidad. Como complemento se realizó una salida de campo con el
fin de aplicar diferentes metodologías para el estudio de artrópodos en
ecosistemas terrestres y se analizaron propuestas didácticas para
trabajar el tema en secundaria, de las cuales se destacan: inclusión de
conceptos básicos de biodiversidad, elaboración de fichas de trabajos
prácticos, valores de la biodiversidad y aspectos éticos. Finalmente se
presentó un seminario sobre los resultados de la pasantía.
124
El uso de marcadores moleculares en la identificación
de poblaciones humanas y animales
FERNANDO SEPÚLVEDA
LICEO TRANQUERAS
RIVERA
DRA. ADRIANA MIMBACAS
DEPARTAMENTO DE CITOGENÉTICA
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES BIOLÓGICAS CLEMENTE ESTABLE
Humanas
La búsqueda de mutaciones en el ADN es frecuentemente usada tanto
para caracterizar a las poblaciones humanas como para definir una
enfermedad desde el punto de vista genético o determinar un estado de
riesgo para el desarrollo futuro de una determinada patología y de esa
forma poder establecer estrategias de prevención.
Existen múltiples abordajes al estudio del genoma humano y una de
las estrategias es la búsqueda de marcadores genéticos o variantes
alélicas en un determinado gen.
Diversos estudios han permitido definir frecuencias para varios tipos
de marcadores en distintas poblaciones. Su utilización se ha convertido en
una herramienta importante para la genética humana y la epidemiológica.
Desde hace algunos años se han realizado investigaciones con el fin de
caracterizar genéticamente a la población del Uruguay. Estudios recientes
han revelado la participación de individuos de tres troncos étnicos
(caucásico, amerindio y negroide) en la conformación de la misma.
Animales
La familia Canidae es un grupo diverso de 36 especies que varían en
morfología, tamaño y proporción corporal desde el pequeño “zorro vinagre”
(Speothos venaticus), al “lobo aguará” (Chrysocyon brachyurus). Estudios
genéticos han proporcionado información acerca de los diferentes niveles
de divergencia evolutiva, mostrando las relaciones de los cánidos con otras
familias de carnívoros y también entre las distintas especies.
Un análisis de la secuencia perteneciente a la región de control del
ADN mitocondrial demostró que todos los perros domésticos son descendientes del lobo gris (Canis lupus). La diferencia entre las secuencias del
ADN mitocondrial del perro y el lobo es de solo 0,2%; mientras que la
diferencia entre el lobo y su pariente salvaje más cercano, el coyote (Canis
latrans), es de 4%.
Conclusión
El uso de marcadores moleculares tanto en la especie humana como
en otras especies animales, ha posibilitado el conocimiento y en consecuencia una mejora en la calidad de vida de las mismas y en la
preservación de especies en extinción.
125
ADN recombinante Pasantía en Genética Bacteriana
MARÍA ISABEL VOMERO
INSTITUTO DE PROFESORES ARTIGAS
MONTEVIDEO
DRA. MAGELA LAVIÑA
SECCIÓN FISIOLOGÍA GENÉTICA Y BACTERIANA
FACULTAD DE CIENCIAS
Se llama tecnología del DNA recombinante a un campo relativamente
extenso de la biología molecular que ha permitido realizar grandes
avances en el conocimiento de la estructura y función del material
hereditario, dando también lugar a las múltiples aplicaciones que hoy
día trascienden del ámbito estrictamente científico, afectando distintos
aspectos de la vida humana.
Las técnicas del DNA recombinante consisten, esencialmente, en
aislar fragmentos específicos de DNA, procedentes de un contexto
genético grande y complejo, e introducirlos en un contexto genético
pequeño y conocido. Esto permite proceder al análisis estructural y
funcional del fragmento de material genético seleccionado.
Cuando los biólogos se enfrentaron por primera vez a la complejidad
genética que presentan los organismos, aún los más sencillos, parecía
imposible descifrar la información contenida en los mismos. Sin embargo, las herramientas para desentrañarla serían brindadas por los
propios organismos. Tal es el caso de las enzimas de restricción, las DNA
ligasas y, más recientemente, la transcriptasa reversa.
Los elementos utilizados en las técnicas del DNA recombinante para
“clonar” segmentos de DNA (genes, promotores, etc.) son:
1. Enzimas de restricción: para la obtención de segmentos específicos de
DNA de tamaño adecuado para su manipulación y posterior análisis.
2. Vectores: pequeñas moléculas de DNA auto-replicativas: plásmidos y
genomas virales.
3. Electroforesis en geles: separa segmentos de DNA en base a su tamaño
y permite su visualización.
4. DNA ligasas: para unir fragmentos específicos de DNA, creando
nuevas combinaciones genéticas.
5. Transformación: permite introducir en células bacterianas la nueva
molécula de DNA recombinante construida “in vitro”, generándose
una nueva línea celular o clon en el que dicha molécula se perpetuará,
amplificará y en el que, eventualmente, sus genes se expresarán.
126
ÁREA FÍSICA
Cálculo y procesamiento de datos con un computador
personal aplicado a problemas físicos
JOSÉ GABRIEL BONOMI
LICEO DE TALA
CANELONES
DR. HUGO FORT
LABORATORIO INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE CIENCIAS
La pasantía realizada se titulaba “Teoría de Campo”. La misma se
separó en tres instancias vinculadas, pero bien diferenciadas. Ellas
fueron: Computación (Manejo básico de Matlab y Manejo básico de
Excel), Teórico (sobre un tema particular cualquiera a mi elección el cual
fue Óptica Geométrica del Libro de Eugene Hech capítulo cuatro) y
Prácticos de Laboratorio (Ajuste de un Termistor, Ley de enfriamiento de
Newton, Ley de Stefan-Boltzman y Efecto Fotoeléctrico).
En Excel se realizaron varias planillas con modalidad de “ejercicios problemas” con material de apoyo. Los mismos fueron: Transformar una
tabla con temperaturas en grados Celsius, a otra en grados Fahrenheit,
planilla que dados Resistencias de Resistores, determine la resistencia
equivalente en Serie y en Paralelo, Ecuación de Van Der Walls con
gráficos para varias isotermas, Tratamiento estadístico para veinte
valores, Linealización de ecuación de un Termistor determinando el
coeficiente de dicha ecuación para lograr ajustar el Termistor, Ley de
enfriamiento de Newton, Determinación del número Pi por números
aleatorios utilizando probabilidad.
En Matlab se realizaron varias ediciones con la modalidad de “ejercicios - problemas” con material de apoyo. Los mismos fueron: Solución de
un circuito eléctrico de tres mallas en forma simbólica y numérica;
Ajuste del Termistor por método de mínimos cuadrados para ajustar la
ecuación; Ejercicio de probabilidad y determinación del área de un
gráfico sen2(x) utilizando números aleatorios.
En práctico se realizaron las prácticas citadas anteriormente destacando que en ellas es necesario utilizar comandos de Matlab y que
además las últimas dos se realizaron con la pasante Mary Torres.
En teórico se realizaron ejercicios sobre Óptica Geométrica y además
sobre Física Cuántica del capítulo número 49 de Resnick-HollidayCrane Física sobre Ley de Stefan-Boltzman con la pasante Mary Torres.
127
Obtener una fuente láser a 794,7nm para la realización de la
espectroscopía de alta resolución de la transición D1 del
átomo de Rubidio
GIOVANNA DA SILVA
LICEO N˚ 1
SALTO
DR. HORACIO FAILACHE
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
Objetivo:
“Obtener una fuente láser a 794,7nm para la realización de la
espectroscopía de alta resolución de la transición D1 del átomo de Rubidio.”
Para cumplirlo nos basamos en una de las cualidades más destacables
de una fuente láser de diodo; que su longitud de onda varía: a) con la
temperatura; b) la corriente de alimentación.
En la búsqueda de esta fuente diseñamos un espectrómetro, el cual
consiste en una red con diferentes instrumentos ópticos, una celda con
átomos de Rubidio y una fuente láser de 780nm; con ésta se realizó la
espectroscopía de alta resolución de la transición D2 del átomo de
Rubidio.
Luego de construido el espectrómetro elaboramos una escala en la
pantalla que registra el haz difractado entre 780 y 795nm. Tomando
como referencia dicha escala se busca la longitud de onda deseada.
Como la fuente láser depende de los factores ya mencionados, calibramos el sensor que se encarga de detectar la sensibilidad térmica. Este se
ubica en el circuito interno de la fuente láser y que se lo conecta a un
circuito externo que permite variar la diferencia de potencial y la
resistencia logrando así el rango de tolerancia térmica. Conociendo este
valor es posible medir la longitud de onda de diferentes piezas de diodo
láser. De esta manera, obtuvimos la pieza buscada porque el haz
difractado incide sobre la posición designada en la escala. Para verificar
esta longitud de onda, podemos detectar la transición D1 de átomo de
Rubidio, al observar con cámara infrarroja la celda que contiene los
átomos mencionados. Luego de obtener este fenómeno óptico, podemos
afirmar que la fuente láser emite una longitud de onda de 794,7nm.
Posteriormente se adiciona al espectrómetro más instrumentos ópticos
con el fin de detectar el espectro de emisión de este diodo láser y de
absorción del átomo de Rubidio en la transición D1. Del análisis de
ambos espectros se concluye:
a. la fuente láser emite una longitud de onda de 794,7nm.
b. la transición D1 del átomo de Rubidio posee una mínima diferencia
entre la escala de frecuencias teórica- experimental, aunque subsiste
debido a la falta de información para construir la escala teórica.
128
Experimento de Franck y Hertz
OSCAR DOMÍNGUEZ
LICEO DE VELÁZQUEZ
ROCHA
DRA. CECILIA CABEZA
LAB. ACÚSTICA
INST. FÍSICA, FAC. CIENCIAS
Esta pasantía fue realizada en el Laboratorio de investigación del
PEDECIBA sobre Física Moderna en la Facultad de Ciencias de la
Universidad de la República entre el 11 de octubre y el 23 de diciembre
de 2002.
El trabajo tuvo como objetivo diseñar un dispositivo para realizar la
Experiencia de Franck y Hertz buscando opciones convenientes para
lograrla en condiciones fáciles de lograr en cualquier laboratorio y con
bajo costo.
Para contener el gas del experimento se utilizó el recipiente de un
compresor de heladera en desuso que podía cerrarse por medio de una
junta y tornillos como forma de ir sucesivamente evaluando cambios.
Después de probar diferentes alternativas se optó por un cátodo
emisor calentado por una resistencia en un circuito independiente
trabajando con 220 voltios.
Se debieron seleccionar materiales que soportaran las altas temperaturas del interior y medidas de seguridad para compensar un eventual
exceso de presión.
Se experimentó con dos gases: helio y argón y, con éste, se registró
una disminución de la corriente por el colector para diferencias de
potencial en el circuito acelerador correspondientes a la energía entre los
dos primeros niveles y para diferencias de potencial múltiplas de la
anterior lo que está de acuerdo con las previsiones.
Se realizó una discusión teórica acerca de la forma en que se podrían
medir otras transiciones entre diversos niveles.
129
Caracterización de un material piezocerámico
con aplicación en ultrasonido
ADRIANA DURQUET
LICEO N˚ 34
MONTEVIDEO
DR. CARLOS A. NEGREIRA
LABORATORIO DE ACÚSTICA
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE CIENCIAS
Se trabajó con una muestra de un material conocido con el fin de
practicar primeramente la metodología a seguir en el proceso de medición. A continuación se midió la frecuencia de resonancia de un material
piezoeléctrico con un medidor de impedancias adecuado, y luego se
verificó dicho resultado utilizando una cubeta de ultrasonido mediante
el método de pulso-eco. Breve cronograma de actividades realizadas:
1) Medida de la impedancia, admitancia y potencia en función de la
frecuencia en el medidor adecuado, de una cerámica piezoeléctrica,
de un trozo de cuarzo y de un PZT.
2) Utilización del software Ansys-Matlab para la adquisición de los datos
antes mencionados.
3) Medición en la cubeta de ultrasonido: medidas de propiedades
piezoeléctricas, como la constante de acoplamiento piezoeléctrico
para todos los elementos.
4) Aplicación del método pulso-eco para la determinación del espectro
de frecuencias, con obtención de la frecuencia de resonancia.
130
Física—> Física del Sólido—>Semiconductores —>Celda
Solar
MORIANA MARTÍNEZ
LICEO Nº 1
TACUAREMBÓ
DR. ENRIQUE DALCHIELE
LABORATORIO DE FÍSICA DEL ESTADO SÓLIDO
FACULTAD DE INGENIERÍA
Para el Físico, sólido es sinónimo de cristalino. El conocimiento de la
red cristalina permite conocer sus propiedades. Los Semiconductores,
cristal de conductividad intermedia, son usados en todos los circuitos
eléctricos y electrónicos debido a sus propiedades conductoras cuando
se los dopa (se introducen impurezas al cristal semiconductor para
aumentar el número de cargas libres capaces de llevar a cabo la
conducción), pues permite tener dispositivos sólidos de dimensiones
reducidas con propiedades de diodos que no sufren alteraciones por
cambios atmosféricos y de temperatura en rangos de condiciones
ambientales naturales.
El efecto fotovoltaico es la conversión de radiación en Energía Eléctrica
y el dispositivo fotovoltaico más importante es la Celda Solar, que básicamente es una junción PN (material semiconductor dopado) de abundante
área superficial para mayor eficiencia en la conversión energética.
La alta eficiencia de Celdas solares comienza a ser desarrollada en
1954, usando junción de Si (como semiconductor anfitrión) con difusión
PN. La Potencia de conversión fotovoltaica se define considerando el caso
de una junción PN ideal con una fuente de corriente constante en paralelo
con la unión, la fuente de corriente constante resulta de la excitación de
excesos de portadores por la radiación incidente que genera pares huecoelectrón sin cambiar apreciablemente las propiedades de la junción. Las
celdas solares de Si resultan prácticas a temperatura ambiente, su
eficiencia real varía entre el 10 y 15%, contra el 22 a 28% predicho
teóricamente. La corriente de avance es la obtenida de la conversión
fotovoltaica, la corriente de recombinación reduce la eficiencia y están
relacionadas.
La experiencia consiste en el estudio de la eficiencia de una celda solar
de Silicio como semiconductor anfitrión. El dispositivo consta de una
lámpara halógena de 75 W (alimentada por una fuente de 220 V de la red
de UTE, que ilumina perpendicularmente la Celda de Si), soporte, Celda
de Si, conductores, Amperímetro, Voltímetro, juego de resistencias (de
0,25 a 10,5 ómhios). Las mediciones se realizan tomando datos en ocho
posiciones diferentes. Con los valores de Intensidad y de Voltaje se
grafica y se compara con curvas tipo, luego se determina la potencia
obtenida en cada caso y se la grafica en función de las distintas
posiciones, y por último se calcula la eficiencia en cada posición. Se
obtuvieron resultados cercanos a los esperados.
131
Física Nuclear
VIRGINIA MELO
LICEO N˚1
PAYSANDÚ
DR. DANIEL MARTA
LABORATORIO INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
El trabajo fue realizado en el periodo del 7 de julio al 7 de agosto del
año 2003 en la Facultad de Ingeniería, a cargo del grupo de Física nuclear
(grupo teórico).
La pasantía tuvo diferentes etapas; la primera consistió en la lectura
de textos (preferentemente en inglés, ya que poseen mayor información
sobre el tema). Esto actuó a manera de base para conocer los diferentes
términos y conceptos científicos utilizados en física nuclear.
La segunda etapa consistió en la realización de cálculos; una parte de
cálculo analítico y otra de cálculo numérico. Se trabajó sobre un
problema de mecánica cuántica, a saber la colisión de una partícula con
un núcleo; este último se representó a través de la energía potencial de
interacción. Además de los aspectos conceptuales el cálculo analítico
actuó de apoyo en la parte matemática, con la finalidad específica de
mejorar el manejo operatorio. El cálculo numérico se realizó a través del
uso de un programa informático, para confirmar los resultados del
cálculo analítico ya mencionado.
Además de todo lo anterior, se conocieron las actividades de investigación del grupo de física nuclear en la actualidad, lo que resulta interesante
ya que no existe en el ámbito social o a nivel de los liceos una buena
difusión de lo que se está realizando en el ámbito científico en nuestro país.
En lo referente a las relaciones humanas, el conocer personas ha sido
muy grato y se tratará de mantener ese vínculo, que sin esta oportunidad
no hubiese tenido el placer de iniciar. De esta manera se ha obtenido un
respaldo, en el sentido de tener a quién consultar por cualquier inquietud o duda surgida.
Pasantía en el Laboratorio de Acusto-Óptica
CAROLINA PEREIRA
LICEO Nº 1 LA PAZ
CANELONES
DR. ISMAEL NÚÑEZ
LABORATORIO DE ACÚSTICA
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE CIENCIAS
La presentación consta de dos partes que involucran diferentes
metodologías de trabajo en el Laboratorio de Acusto-Óptica del Instituto
de Física de la Facultad de Ciencias.
132
En la primera parte se presentan los resultados obtenidos empleando
el método de “Schlieren” con el cual es posible visualizar las diferencias
de fase de la luz que atraviesa un medio transparente, introducidas por
la modulación del índice de refracción del medio por una onda de
ultrasonido propagándose en él. Basándose en este método, se estudió
la difracción del ultrasonido en el agua a través de una rejilla paralela al
frente de onda acústica incidente. Ubicando los máximos de difracción
puede conocerse la separación entre los hilos de la rejilla utilizada.
También se analizó el scattering de sonido, término que hace referencia
a la diferencia entre la onda obtenida cuando el sonido encuentra un
obstáculo y la onda no modificada en ausencia del mismo.
En la segunda parte del trabajo se presentan los resultados del
empleo del interferómetro de Michelson. Como primera aproximación a
esta metodología, se determinaron el índice de refracción de un vidrio y
la dependencia del índice de refracción del aire con la presión. Posteriormente se estudiaron las vibraciones de un parlante al cual se fijó uno de
los espejos del interferómetro, de modo que la fase de la luz reflejada por
éste fuera modulada por su desplazamiento. La interferencia entre la
onda reflejada en el objeto vibrante y otra que sirve de referencia
proveniente de la fuente es captada por un fotodiodo, calibrado previamente en intensidad y frecuencia de modulación de la luz incidente. De
esta manera se obtuvo una gráfica que muestra la respuesta del
fotodiodo normalizada a la respuesta máxima (resonancia del parlante)
en función de la frecuencia de vibración del parlante.
Ultrasonido en la medicina y aplicaciones
MARÍA GISELLE VARGAS
LICEO Nº 3
SALTO
DR. CARLOS A. NEGREIRA
LABORATORIO DE ACÚSTICA
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE CIENCIAS
Objetivo:
Caracterizar cerámicas piezoeléctricas de ultrasonido
El ultrasonido son ondas sonoras de frecuencias superiores al que el
oído humano puede percibir.
Este tipo de vibraciones son de baja amplitud y alta energía, empleadas en muchas técnicas.
Se utiliza el ultrasonido por realizarse fácilmente longitudes de ondas
cortas una frecuencia alta. Los coeficientes de absorción son general-
133
mente mucho más altos y por lo tanto se puede medir las frecuencias
elevadas.
Un transductor es un aparato capaz de generar o captar ondas
sonoras. Puede convertir una forma de energía en otra, es decir E. Sonora
en E. Eléctrica, E. Mecánica, etc. También pueden realizar el proceso
inverso.
Si a un sistema se le aplica a través de electrodos un voltaje alterno
de frecuencia se producen oscilaciones de pequeñas amplitudes. El
efecto piezoeléctrico sólo puede ocurrir cuando aparecen en los electrodos cargas opuestas.
Los sistemas deben poseer ciertas características para ser
piezoeléctricos, ser homogéneos, conservar sus características a diferentes temperaturas, ser estable física y químicamente, deben ser aptos
para acoplarse satisfactoriamente con el circuito eléctrico y el medio de
propagación.
Para las técnicas de pulsos y las aplicaciones de alta potencia se
requieren impedancias bajas (Z) y constantes piezoeléctricas elevadas.
Se trabaja con TRANSDUCTORES de tipo CERÁMICO.
La caracterización eléctrica de los piezoeléctricos se basa en excitar
con una señal eléctrica conocida y medir por lo tanto la corriente que se
le brinda. El comportamiento de los sistemas frente a esto queda
caracterizado si reconoce la respuesta para cada frecuencia (respuesta
de la misma frecuencia).
A una determinada temperatura un sistema de área A y espesor l, con
electrodos colocados en las caras piezoeléctricas, se le aplica un voltaje
V a través de éstos para producir un E.
Caracterización de una lámpara prototipo para fototerapia
DIEGO VIERA
LICEO Nº 1 DE ATLÁNTIDA
CANELONES
DR. HORACIO FAILACHE
DR. ARTURO LEZAMA
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
La hiperbilirrubinemia o ictericia neonatal se encuentra en la mira de
los médicos e investigadores desde que Orth, en 1875, observó por
primera vez pigmentos de bilirrubina en el encéfalo de lactantes muertos
con una ictericia intensa. El término kernicterus se utiliza actualmente
junto con su equivalente encefalopatía por bilirrubina para referirse a las
alteraciones neuropatológicas relacionadas con la encefalopatía clínica
134
asociada con concentraciones elevadas de bilirrubina, las que se consideran que reflejan su toxicidad. En la actualidad la muerte por kernicterus
se ha vuelto poco común en la mayor parte de los países, pero aún se
encuentra bilirrubina en la necropsia en los encéfalos de los recién
nacidos, especialmente en los muy prematuros o pequeños para la edad
gestacional.
Aunque la mayor parte del interés referente a los efectos tóxicos de la
bilirrubina ha sido centrado en el encéfalo, la bilirrubina también
penetra en los tejidos. Por tanto, su presencia en la piel es la base para
el uso de fototerapia para el tratamiento de la ictericia neonatal, una de
las vías para combatir la hiperbilirrubinemia neonatal además de la
farmacológica o la mecánica (la tan agresiva exanguinotransfusión).
Trabajos realizados por el pasante
El trabajo desarrollado a lo largo de las 120 horas de la pasantía
consistió básicamente en la caracterización de una fuente luminosa
prototipo para fototerapia, construida a partir de un arreglo de 200 LEDs
y diseñada para una distancia de trabajo de 50 cm. Se entiende como
“caracterización” la medición de ciertos parámetros de la misma (como
la longitud de onda y la potencia emitida) y su comparación con los
valores aceptados como eficientes para una lámpara de fototerapia.
Se realizaron específicamente las siguientes mediciones:
a) Determinación del espectro de emisión de la lámpara: valor del pico
y ancho espectral.
b) Obtención de la distribución espacial de la intensidad luminosa, en
función de la alineación de la lámpara y la distancia de trabajo.
c) Medición de la intensidad de emisión en unidades reales.
d) Evolución térmica de los elementos electrónicos de la lámpara e
investigación de posibles correlaciones con la temperatura ambiente
y la intensidad de la luz emitida.
Actualmente se están llevando a cabo los ensayos clínicos de la
lámpara, de los que se espera tener algún resultado concreto para
presentar en el Encuentro.
135
Área Química
Preparación y caracterización de un complejo de 99mTc con
potencial aplicación en el diagnóstico de hipoxia
ANA ALIAGA
LICEO Nº 13
MONTEVIDEO
DRA. ANA REY
CÁTEDRA DE RADIOQUÍMICA
FACULTAD DE QUÍMICA
La Medicina Nuclear es una técnica diagnóstica basada en el perfil de
distribución de compuestos radiactivos, los radiofármacos; el 99mTc es
el radionucleido más usado para estos fines.
El objetivo del trabajo fue desarrollar un complejo mixto de 99mTc
con potencial aplicación en el diagnóstico de hipoxia. Para su diseño se
empleó el nitrobenceno, compuesto retenido selectivamente en el tejido
hipóxico por mecanismos de bioreducción. La marcación con 99mTc se
realizó a través de un complejo mixto formado por el ligando
N-(2-mercaptoetil)-N’,N’-dietilendiamina y el coligando p-nitrotiofenol.
Los productos lipofílicos obtenidos fueron extraídos con CH2Cl2. El
porcentaje de extracción fue del 80-90%. El análisis por HPLC del
extracto orgánico mostró la presencia de dos especies. El compuesto de
interés representó un 63% de la actividad total. El estudio por HPLC de
dicho compuesto con el tiempo mostró su descomposición y reoxidación
al ser aislado.
Los estudios químicos fueron realizados usando como modelo los
complejos análogos de Re estable. El complejo de interés no pudo ser
aislado de la mezcla de reacción.
Los complejos de 99mTc fueron comparados con los de Re por técnicas
de HPLC, obteniéndose tiempos de retención aproximadamente iguales.
El comportamiento biológico de los complejos de 99mTc fue evaluado
en ratones portadores de sarcomas inducidos por inoculación de células
CCRF-180 II a 30 minutos post-inyección. El perfil de biodistribución fue
el esperado para este tipo de complejos. La actividad en tumor fue de
2.9%/g y la relación tumor/músculo aproximadamente 2. Se observaron evidencias de inestabilidad.
La preparación de los complejos de Tc y Re se llevó a cabo exitosamente.
Se obtuvieron dos especies principales, una de las cuales correspondió
al complejo de interés. El mismo demostró ser inestable. No fue posible
determinar su estructura química. Los estudios biológicos en ratones
mostraron una relación tumor-músculo favorable.
136
Obtención de Biodiesel
MÓNICA ALVEZ
LICEO Nº 2
SALTO
DR. HUGO CERECETTO
LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA
FACULTAD DE CIENCIAS
El trabajo que llevé a cabo durante mi pasantía fue lograr obtener
biodiesel.
El biodiesel es un combustible. Se trata de un éster metílico que luego
de la combustión con oxígeno se obtiene energía y se libera dióxido de
carbono y agua. El motivo de este trabajo surgió del planteo de una
fábrica que obtiene como subproducto ciertas grasas de origen animal.
Presentaron una inquietud: si se podía obtener biodiesel a partir de esas
grasas. En base a lo planteado se buscó información a cerca del biodiesel,
sobre todo la técnica de obtención. La técnica que se empleó es planteada
por Bradshaw y Meuly. La misma explica la formación de un éster y
glicerina a partir de una grasa. Para la fábrica esto sería muy beneficioso
ya que se lograría combustible para sus máquinas y glicerina para
ofrecer al mercado. La técnica consiste en trabajar a temperatura
ambiente. La grasa deberá estar limpia y sustancialmente neutra. Se
calentará y agregará metanol con hidróxido de potasio. Se agita por unos
minutos y luego de una hora se podrán obtener los productos. Se
realizaron aprox. 14 experimentos en los cuales se fueron modificando
las cantidades de metanol, KOH, tiempo y temperatura debido a que no
se observaron buenos resultados con lo indicado en la técnica. El
seguimiento de resultados se hizo por espectroscopías: TLC y RMN.
Finalmente se logró la obtención del biodiesel y la glicerina. Se
realizaron los cálculos para fraccionar las cantidades y brindar la técnica
a la fábrica.
Resumen de la pasantía realizada en la
Cátedra de Radioquímica Facultad de Química
VERÓNICA CRUSI
LICEO Nº 1
SALTO
DR. EDUARDO SAVIO
LABORATORIO DE RADIOQUÍMICA
FACULTAD DE QUÍMICA
El trabajo tuvo como objetivo principal el participar de una investigación científica realizada en la cátedra de Radioquímica bajo la supervisión del Dr. Eduardo Savio. El mismo contó de 3 grandes líneas de
trabajo: 1- el estudio de complejos del 99mTc para imágenes de hipoxia,
137
2- la obtención de imágenes centellográficas de un comprimido de
cinarizina y 3- el estudio de distintas resinas marcadas y su estabilidad
en los cambios de pH. El primero fue realizada con la Dra Ana Rey y los
otros dos con la Q.F Mariella Terán. Participaron también Andrea
Paulino, Técnica en Radioisótopos y el estudiante Javier Giglio.
En Medicina las aplicaciones de la Radioquímica son variadas; a los
radionucleidos se los utiliza como medio de diagnóstico o con fines
terapéuticos. Un ejemplo de ello son el 99mTc, 131 I, 32 P, etc. Estos y
otros radionucleidos se denominan radiofármacos y se definen como una
preparación que contiene átomos radiactivos en su composición y que
por su calidad, cantidad de la radiación que emiten y por su forma
farmacéutica pueden ser administrados en seres humanos. Los
radiofármacos para terapia son aquellos que se administran en pacientes por diferentes vías con el fin de tratar afecciones malignas a través
de los efectos biológicos de las radiaciones. Los utilizados en diagnóstico
se administran en cantidades trazas (de ahí el nombre común de
radiotrazadores) a través de los cuales se puede diferenciar la anatomía,
fisiología o bioquímica de un órgano o tejido y emitir un diagnóstico
clínico de la situación. El radiotrazador actúa como un proyectil que se
fija o acumula en el órgano determinado y esto se puede seguir
externamente a través de detectores y obtener imágenes tridimensionales
de valiosa información para el médico tratante. El 99mTc es uno de los
radionucleidos más utilizados en Medicina Nuclear y con el cual se
investigan una serie de moléculas “marcadas” con distintas aplicaciones
biológicas.
1. Estudio de complejos del 99mTc para imágenes de hipoxia
La preparación en el laboratorio de los radiofármacos del Tc consiste
en la síntesis de los complejos utilizando los ligandos adecuados para la
formación de la molécula que se pretende estudiar. El agregado del Tc
(eludido del generador bajo la forma de 99mTcO4-) a los ligandos se debe
de realizar de tal manera que el radionucleido se ubique en una posición
tal que no le permita participar en los mecanismos de las reacciones de
los cuales va a formar parte. La molécula así formada lleva una “marca”
que se puede detectar. En este caso dicha marca es un átomo radiactivo
fácilmente detectable, a través de la radiación que emite, por un detector
de radiaciones.
El trabajo se basó en la síntesis de un complejo y en el análisis
estructural del mismo a través de espectroscopía UV-vis e IR. También
se utilizaron cromatografías como medios analíticos para determinar la
pureza radioquímica, el rendimiento del marcado y la lipofilicidad del
mismo. Debido a que las concentraciones de las soluciones del 99mTc
eludidas del generador eran muy baja, del orden de 10-7 molar fue
necesario aplicar los métodos de análisis estructurales a un complejo de
138
Re. Este también fue sintetizado en condiciones similares al anterior
utilizando los mismos ligando y coligando.
2. Obtención de imágenes centellográficas
de un comprimido de cinarizina
El trabajo realizado consistió por un lado en la elaboración de
comprimidos de cinarizina (como principio activo) utilizando como
radiotrazador el 99mTc-DTPA (ácido dietilntriaminopentaacético). Los
test de disolución se realizaron en un equipo USP tipo II a pH 1 y 7, con
muestras de 2mL tomadas a los 1, 2, 3, 5, 10, 15 y 30 minutos. Estas
muestras se analizaron en un espectrofotómetro, para calcular la
concentración de principio activo y en un contador de centelleo sólido
para determinar la actividad de las mismas. En la gamma cámara se
adquirieron imágenes cada 30 segundos de la desintegración del comprimido.
3. Estudio de distintas resinas marcadas y su estabilidad
en los cambios de pH
Paralelamente se estudiaron dos resinas, una catiónica y otra aniónica
con el fin de investigar la posibilidad de que el radiotrazador se absorba
en las resinas y de esa manera se incorpore al fármaco. En este caso se
estudió también en los rangos de pH ya mencionados.
Adsorción de citocromo c sobre superficies metálicas
modificadas para el desarrollo de biosensores
ESTELA CURBELO
LICEO 18 DE MAYO (EL DORADO)
CANELONES
DR. EDUARDO MÉNDEZ
LABORATORIO DE ELECTROQUÍMICA
FACULTAD DE CIENCIAS
En el presente trabajo de Pasantía, se estudió el proceso de
autoensamblado de TBA (2,4-dihidroximer-captopirimidina), para la
obtención de superficies modificadas de oro capaces de adsorber proteínas. La estructura molecular del TBA consiste en un grupo tiol unido a
un heterociclo pirimidínico, sobre el que se encuentran sustituidos dos
grupos oxhidrilo. Esta molécula posee todas las características necesarias para ser un buen modificador superficial. El TBA existe en un
equilibrio tautomérico en solución acuosa. Para conocer cuál de las
formas es la preponderante en solución acuosa, se estudiaron los
espectros electrónicos, y de resonancia magnética de protón y 13C de
estas soluciones. El electrodo Au/TBA resultante se caracterizó
139
voltamperométricamente en LiClO4 10 mM y luego fue sumergido en una
solución de citocromo c. Una vez adsorbida la proteína, se estudió el
comportamiento voltamperométrico del electrodo Au/TBA/cyt c para
confirmar esta situación. El voltamperograma cíclico registrado a diferentes velocidades de barrido confirman que la proteína fue efectivamente adsorbida sobre el TBA. Los resultados obtenidos permiten concluir
que se pudo fabricar un electrodo Au/TBA/cyt c, que mostró un
comportamiento reversible para la proteína. Este nuevo electrodo aporta
un nuevo caso de autoensamblado de un tiol aromático y heteroatómico.
Introducción a la investigación en Radioquímica
ISABEL DUGLIO
CERP
RIVERA
I.Q. LAURA FORNARO
DR. EDUARDO SAVIO
LABORATORIO DE RADIOQUÍMICA
FACULTAD DE QUÍMICA
La finalidad de esta pasantía fue introducir al pasante en la metodología de la investigación científica a través de la participación en las
líneas de investigación científica que lleva a cabo la Cátedra Radioquímica.
1. “Desarrollo de detectores de radiación X con semiconductores compuestos”, en la preparación de HI de alto nivel de pureza para
optimizar el crecimiento de cristales de HgI2 de hábito platelet en el
sistema HgI2–HI–H2O, aptos para ser usados como detectores de
radiación X a temperatura ambiente.
2. “Desarrollo de nuevos complejos de 99mTc para imagen de
neurorreceptores”, marcación por sustitución de ligandos con control
cromatográfico de alta resolución, HPLC.
3. “Caracterización de radiofármacos como modelos de fármacos para
estudios centellográficos de formulaciones farmacéuticas”, preparación de excipientes, estudio del perfil de disolución en formulación de
excipiente en sistema simulado, con equipo de disolución Vaukel.
Debido a la especificidad de la temática abordada experimentalmente y a la particularidad de la manipulación del material radiactivo se
realizó una introducción teórica y práctica a los siguientes temas:
seguridad en el laboratorio de Radioquímica, generadores de
radionucleidos, marcación con 99mTc y control fisicoquímico y biológico de moléculas marcadas.
Además se participó en otras instancias formativas: visita a Medicina
Nuclear del Hospital de Clínicas, entrevista con el Prof. Touyá, presentación de tesis de doctorado de la Dra. Rey, charla sobre Datación con 14C.
140
Una vez apreciada, la actividad de investigación científica, se siente
la necesidad de elaborar desde las prácticas de enseñanza, elementos
que favorezcan el acercamiento a dicha investigación, haciendo hincapié
en el desarrollo de niveles cognoscitivos más complejos: análisis, evaluación y síntesis.
Empleo de un radiotrazador para optimizar las condiciones de
crecimiento de cristales de PbI2 en el sistema PbI2-HI-H2O
HÉCTOR ESPINOSA
LICEO DE PASO CARRASCO
CANELONES
I.Q. LAURA FORNARO
LABORATORIO DE RADIOQUÍMICA
FACULTAD DE QUÍMICA
Se han usado como detectores de radiación X y  (γ),
películas fotográficas, detectores gaseosos, materiales
termoluminiscentes, materiales centelleantes, de Si y Ge y de
semiconductores compuestos. Su desarrollo está muy relacionado con
la ciencia de materiales y, últimamente, con el desarrollo de
semiconductores compuestos (CdTe, Cd1-xZnxTe, HgI2, PbI2). Esto ha
impulsado el perfeccionamiento de la purificación y el crecimiento de
cristales para estos materiales. El PbI2 tiene excelentes propiedades
como detector de radiación a temperatura ambiente, pero el crecimiento
de sus cristales ha sido poco estudiado. Existen reportes de crecimiento
por fusión y por transporte físico de vapor, pero no en solución. Por ello,
el Grupo de Semiconductores Compuestos de la Cátedra de Radioquímica
(Facultad de Química) busca crecer cristales de PbI2 en el sistema PbI2HI-H2O.
Para determinar el método de crecimiento de cristales en solución
más apropiado, es necesario conocer la variación de la solubilidad del
material en función de la temperatura en dicho sistema. Este trabajo
aplica un método radiométrico para determinar dichas curvas de
solubilidad, adoptado luego que los intentos por métodos químicos y
espectrofotométricos fracasaron.
Se construyeron tres curvas de solubilidad de PbI2 en el sistema PbI2HI-H2O para concentraciones nominales de HI 20, 35 y 57%, en el rango
10 – 64 ˚C, utilizando el radionucleido 131I incorporado durante la
síntesis del PbI2 y determinando la concentración de iodo midiendo la
actividad de las muestras. Las curvas de solubilidad obtenidas muestran
variación de concentración de PbI2, en HI 35 % y en HI 57%. Por ejemplo
en HI 35%, la solubilidad decrece de 32.5 g/100mL a 23 g/100mL, de 50
141
a 20 ˚C. Entonces, puede recomendarse el crecimiento de cristales del
material por enfriamiento de la solución. Comparando los resultados con
los del sistema HgI2–HI–H2O, se concluye que ambos sistemas muestran comportamientos similares.
Estudios realizados en grasas y aceites
MYRIAM FREITAS
LICEO N˚ 1
PAYSANDÚ
DRA. MARÍA ANTONIA GROMPONE
LABORATORIO DE GRASAS Y ACEITES
FACULTAD DE QUÍMICA
Actividades realizadas durante la pasantía:
a. Seguimiento del trabajo de investigación sobre “Deterioro de aceite
por fritura semi continua” en su primera fase.
b. Realización de técnicas experimentales correspondientes al curso de
“Química y Tecnología de Grasas y Aceites”.
c. Observación del análisis de muestras grasas con el calorímetro
diferencial de barrido.
d. Curso de Historia de las Ciencias.
e. Observación de clases de nivel terciario.
f. Dificultades detectadas en los alumnos que ingresan a los cursos de
Fisicoquímica.
g. Visita a la Escuela Técnica del Buceo.
h. Proyecto de extensión universitaria.
Trabajo de investigación: “Deterioro de aceite por fritura semi continua”
Objetivo:
Elaboración de un modelo sencillo a utilizar en una freidora comercial
semi-continua que permita vincular los parámetros más significativos
con el grado de deterioro oxidativo del aceite.
Muestreo:
Se propone retirar muestras del aceite de la freidora de la Facultad al
terminar cada jornada, durante tres ciclos completos.
Análisis realizados:
· Indice de acidez.
· Indice de Peróxidos.
· Indice de Anisidina.
· Cromatografía gaseosa de los ésteres metílicos de los ácidos grasos.
· Cromatografía en capa delgada para separar tipos de lípidos.
· Enranciamiento acelerado (OSI).
142
·
·
Espectro de absorción en la zona UV-visible y absorbancia a 232 nm
y 268 nm.
Determinación de compuestos polares.
Conclusiones:
Durante el período de estudio se encontraron aumentos en la mayoría
de los índices de deterioro del aceite, a pesar de lo cual se considera que
se mantiene dentro de los valores aceptables hasta el último día de uso.
Aspectos positivos de la pasantía:
·
·
La posibilidad de participar en un trabajo de investigación.
El enriquecimiento profesional que significaron las demás actividades realizadas.
Bacterias fijadoras de Nitrógeno
ANA GILES
LICEO Nº 1
PAYSANDÚ
DRA. ELENA FABIANO
LABORATORIO DE ECOLOGÍA MICROBIANA
IIBCE
Resumen del trabajo realizado durante las semanas de pasantía:
El trabajo realizado durante las tres semanas de pasantía consistió
básicamente en el estudio de bacterias promotoras del crecimiento
vegetal.
Estas bacterias pueden promover el crecimiento por:
1. Acción directa:
· Fijación de N2 (fijadoras simbióticas –Rhizobium, Sinorhizobium,
Bradyrhizobium, etc., fijadores endófitos –Herbaspirillum, etc., fijadores
libres).
· Solubilización de fosfatos.
· Producción de fitohormonas.
2. Acción indirecta:
· Antagonista de fitopatógenos, como es el caso de las bacterias
biocontroladoras (por ej.: Pseudomonas).
El trabajo se centró en dos sistemas:
· Sinorhizobium meliloti (se trabajó con la cepa 242 de rizobio), esta
cepa se asocia con alfalfa (Medicago sativa) formando nódulos en las
raíces.
· Herbaspirillum seropedicae (cepa Z67), esta cepa se asocia con arroz
(Oryza) y coloniza el sistema vascular.
143
Después del I.P.A. .... Una Pasantía del PEDECIBA en L.S.O.
GRACIELA A. MANTIÑAN
LICEO N° 1, SOLYMAR
CANELONES
DR. ENRIQUE PANDOLFI
FACULTAD DE QUÍMICA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA
LABORATORIO DE SÍNTESIS ORGÁNICA (L.S.O.)
Los Ciclos de los viernes y las Jornadas de los sábados, eventos
organizados por la Facultad de Química, aportaron mucho a nuestra
formación y nos motivaron a presentarnos al Programa de Pasantías
PEDECIBA-UNESCO.
Es así, que tomamos conocimiento de la existencia de varios compuestos naturales, de estructura fenólica, que han sido estudiados
desde el punto de vista de su actividad antioxidante.
Investigaciones realizadas, permitieron demostrar la presencia de
ciertas sustancias beneficiosas, en las uvas y también en el vino, que
ayudan a atenuar el colesterol, reduciendo el riesgo de enfermedades
cardíacas y que poseen efectos antioxidantes.
El Resveratrol: trans-3,5,4-trihidroxyestilbeno, un producto natural
encontrado en la piel de las uvas jóvenes y en las semillas es el
responsable de muchas de estas propiedades.
Estudios en animales sugieren que
el Resveratrol, puede prevenir la iniciaRESVERATROL
OH
ción del cáncer e inhibir la promoción y
progresión del mismo (Jang, M.; Cai,
L.; Udeani, G.O. Science 275, 218-220,
1997).
OH
Dicha sustancia en su forma pura,
es costosa y difícil de producir. Según
algunos autores las cantidades pre- HO
sentes en una dieta normal serían insignificantes para producir un efecto biológico beneficioso.
Se trabajó en procesos de síntesis que nos permitieron la preparación,
aislamiento, y purificación de intermediarios avanzados de Resveratrol
y derivados. Se identificaron todos los compuestos por técnicas
espectroscópicas, tales como: Resonancia Magnética Nuclear (R.M.N.),
Infrarrojo (I.R.) y espectroscopía de Masa.
Conclusiones:
Nuestro trabajo de investigación nos permitió:
I. Conocer y adquirir destrezas en la técnicas básicas de un laboratorio
de química orgánica y poder realizar modificaciones sobre la marcha
del proceso sintético.
II. Entrar en contacto con las diferentes técnicas espectroscópicas.
144
III. Elaborar en informe correspondiente del proceso de investigación
realizado, acorde con lo que se acostumbra en la comunidad científica.
Obtención de un nuevo radiofármaco
para sinovectomía radiactiva
VIRGINIA KATHERINE MOCKFORD RUELLA
LICEO Nº 1
PAYSANDÚ
DR. EDUARDO SAVIO
DRA. CRISTINA URES
LABORATORIO DE RADIOQUÍMICA
FACULTAD DE QUÍMICA
Plan de trabajo
El trabajo se denominó “Obtención de un nuevo radiofármaco para
sinovectomía: 188Re-FHMA”, siendo éste el objetivo específico de la
investigación. El procedimiento consiste en la inyección de un emisor
beta dentro de la cápsula de la articulación, donde estará en contacto
directo con la membrana sinovial. Las células fagocíticas que están a lo
largo de la superficie sinovial son las responsables de absorber parte de
la radiactividad inyectada dentro de la cápsula. Para lograr este objetivo
con éxito era necesario que la sustancia a inyectar intraarticular tuviese
una pureza radioquímica adecuada, lo cual constituía el primer escollo
importante aunque se contaba con antecedentes de literatura y cierta
experiencia del grupo de trabajo. Se debían evaluar diferentes agentes
reductores y condiciones de la reacción que posibiliten obtener el
radiofármaco con una pureza radioquímica superior al 90%.
Asimismo el tamaño de las partículas es otro factor clave, ya que las
partículas deberán ser lo suficientemente pequeñas para ser atrapadas
por los macrófagos e internalizadas en la membrana sinovial a tratar.
Pero a su vez no deben ser tan pequeñas que pudieran escaparse del
sitio donde se inyectaban, y proporcionen al paciente una dosis de
radiación inadecuada. Era necesario estudiar y caracterizar desde un
punto de vista fisicoquímico la formulación, recurriendo al método de
difracción láser, que analiza el tamaño, volumen y superficie de las
partículas (Polo Tecnológico de Pando, Laboratorio de Biofarmacia,
Facultad de Química).
Una vez logrado el producto adecuado y chequeado desde un punto
de vista químico, resta por evaluar su comportamiento en un medio
biológico. Se eligió el conejo como modelo animal para llevar a cabo
estudios centellográficos (Centro de Medicina Nuclear) y de biodistribución
en tejidos y órganos de interés (Cátedra de Radioquímica).
145
Bacterias fijadoras de N2
RICARDO PERNA
LICEO Nº 14
MONTEVIDEO
DRA. ELENA FABIANO
LABORATORIO DE ECOLOGÍA MICROBIANA
IIBCE
Introducción:
Mi pasaje por el laboratorio de Ecología Microbiana del INSTITUTO DE
INVESTIGACIONES BIOLÓGICAS “CLEMENTE ESTABLE” fue muy enriquecedor tanto en el aspecto de formación científica como en las diferentes
puntas de aplicación a la didáctica de las ciencias, en particular a la
Química aplicada.
Con la dirección de la Sra. Dra. Elena Fabiano, y su equipo de
colaboradores, se trabajó esencialmente con bacterias que promueven el
crecimiento vegetal.
Bosquejo del trabajo:
Se estudian las diferentes formas de relación de los microorganismos
con los vegetales para favorecer el crecimiento, que podríamos clasificar
en directa, trabajando con bacterias fijadoras de N2, las cepas 242 y
1021 de Sinorhizobium meliloti, (cepas salvajes) que en una verdadera
con asociación con leguminosas en particular, plantas de alfalfa (medicago
sativa), dentro del hospedero se diferencian a la forma simbiótica
llamada bacteroide.
Encontrando también una acción indirecta por antagonismo con
agentes fitopatógenos como las bacterias biocontroladoras como las
Pseudomonas.
Etapas del estudio:
Durante cinco semanas de trabajo se elaboró el siguiente organigrama:
BIOTECNOLOGÍA
Técnicas de bioseguridad, simbiosis.
FISIOLOGÍA BACTERIANA
Determinar el crecimiento de bacterias en medios líquidos con
diferente disponibilidad de hierro.
BIOLOGÍA MOLECULAR
Purificación de ADN genómico y ampliación de una región por PCR.
ESTUDIO DE SIDERÓFOROS
Observar la expresión de sideróforos en ambientes limitados en hierro.
Reflexión acerca del trabajo en el IIBCE:
El trabajo que pude contemplar y empaparme está diagramado de tal
forma de lograr la excelencia, el desarrollo y la creación de un saber
científico basado en la ética, y en las redes de información en el ámbito
mundial.
146
Es por lo expuesto que mi informe no se limita al tratamiento de la
información teórico práctico que se ha recibido sino tal vez, lograr
encontrar su interrelación didáctica con los programas de educación
secundaria.
N-Óxidos y síntesis de fármacos anti-cancerígenos
PIERINA PILATTI
LICEO DE JUAN LACAZE
COLONIA
DRA. MERCEDES GONZÁLEZ
LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA
FACULTAD DE CIENCIAS
El póster a realizar informará sobre la pasantía realizada desde el 15
de octubre al 29 de noviembre del 2002 en el laboratorio de Química
Orgánica (Facultad de Ciencias) Dpto. de Química Orgánica de la
Facultad de Química cumpliendo un total de 120 horas.
A cargo de esta actividad se encontró la Dra. Mercedes González y
junto a ella colaboró el Dr. Hugo Cerecetto, además en el laboratorio
investigaban Ma. Laura Lavaggi, Macarena Simoens, Patricia Droper,
Marcelo Fernández y Gabriela Aguirre.
Se trabajaba en el momento en los siguientes proyectos de síntesis:
fármacos antichagásicos, quimiopreventivos contra el cáncer y anticancerígenos.
El trabajo realizado durante la pasantía constó de dos etapas: la
primera de las cuales se relacionó con la síntesis de fármacos anticancerígenos utilizándose una técnica ya elaborada a la cual se realizaron variantes para aumentar la producción. El objetivo de esta actividad
fue familiarizarse con el equipo existente en el laboratorio; la segunda
consistió en la realización de una investigación propiamente dicha.
Se explicarán las reacciones realizadas para la síntesis de N-óxidos
mostrando las ecuaciones químicas correspondientes, indicando la
metodología utilizada y los rendimientos obtenidos.
Las reacciones correspondientes a esta primera parte de la pasantía
son: producción de N-óxido; reacción del N-óxido con cloruro de tionilo;
reacción con xantato de etilo y potasio; reacción con cloroformato,
reacción con hidracina.
Las reacciones correspondientes a la segunda tienen como objetivo el
alargar una cadena carbonada utilizando como reactivo de partida
feniletanol.
Las conclusiones finales del trabajo resaltan la importancia de estas
experiencias para los profesores de educación secundaria que desconocemos en muchos casos la labor de los profesores encargados de
147
proyectos de investigación científica por lo cual no se tienen en cuenta
para la formación científica del alumno.
Se propone el lanzamiento dentro del último año del bachillerato
diversificado en las opciones medicina e ingeniería de un proyecto
extracurricular que tenga como puntos fundamentales la presentación
de una pequeña investigación científica y su posterior publicación en
una revista de salida anual.
Manejo de enzimas (Beta-Galactosidasa) y
sus aplicaciones en la industria láctea
MARÍA CRISTINA REBOLLO
CERP
FLORIDA
Q.F. FRANCISCO BATISTA
CÁTEDRA DE BIOQUÍMICA
FACULTAD DE QUÍMICA
PASANTÍA PEDECIBA-UNESCO:
FACULTAD DE QUÍMICA: CÁTEDRA DE BIOQUÍMICA
Este trabajo pretende multiplicar los aportes de la rica experiencia
que constituyó la pasantía realizada en octubre del año 1999 en la
Cátedra de Bioquímica, contando con el asesoramiento como tutor del
Doctor Francisco Batista y el desinteresado apoyo de todos los integrantes de dicha Cátedra.
Objetivos:
Los objetivos generales de esta modalidad de trabajo:
Ampliar la formación científico-técnica.
Aplicar la metodología de la investigación científica.
Actualizar conocimientos.
Contextualizar lo adquirido.
Transponer lo incorporado a la labor del aula.
Efectivizar una forma de acercamiento entre los docentes del interior
y la Universidad.
El objetivo específico del presente trabajo es adquirir experiencia en
el manejo de enzimas de aplicación en la industria láctea: *-galactosidasa.
·
·
·
·
·
·
Metodología:
Se investiga en lactosa, lactosuero, leche en polvo proveniente
directamente de la planta industrial de Florida, en suero de queso criollo,
de un tambo cercano a dicha ciudad. Se determina en cada caso el % de
lactolisis en batch y en columna y poder comparar ambas formas.
148
Resultados:
Se determinó experimentalmente el porcentaje de lactolisis de:
Muestra % de lactolisis
Lactosa al 5%
88,0%
Leche en polvo
90,0%
Lactosuero
90,0%
Suero al 10%
97,3%
Suero al 15%
99,7%
Se realiza la cromatografía en capa fina de algunas muestras de la
lactolisis obteniendo resultados coherentes con los indicados. Se verifica
un aumento en el porcentaje de lactolisis, es importante para sus
aplicaciones industriales. Al comparar el trabajo en batch y en columna
se observa la ventaja de esta última técnica.
Conclusiones:
Se adquirió destrezas en el manejo de enzimas de aplicación en la
industria, se logró un afianzamiento en el manejo de éstas y de las
posibilidades y repercusiones que poseen. Se cumplió con los objetivos
generales propuestos, en especial contextualizando y trasponiendo al
aula la rica y formativa experiencia.
Síntesis y caracterización fisicoquímica
de compuestos de coordinación de Cu (ll) y Re (V)
con derivados N, N´-dióxidos de la quinoxalina,
con potencial aplicación en terapia antitumoral
ROSALYNN TAVAREZ
LICEO Nº 2
ARTIGAS
DRAS. MARÍA H. TORRE Y DINORAH GAMBINO
LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA
FACULTAD DE QUÍMICA
Resumen:
Para vencer los inconvenientes de la terapia tradicional en células
hipóxicas se ha planteado la utilización de fármacos biorreducibles. La
ventaja de estos fármacos es que pueden erradicar las células tumorales
mientras que permiten el desarrollo de las células normales. Existen
diferentes tipos de fármacos biorreducibles entre los cuales se encuentran los N-óxidos.
Se conoce que el 15% de las drogas anticancerígenas aprobadas para
uso humano necesitan un ión metálico del medio interno para tener
actividad tanto con ligandos farmacológicamente activos como inactivos.
149
Además, se ha observado que la complejación con metales muchas
veces produce un aumento o variación de la actividad farmacológica del
ligando libre o puede producir una mejora de la biodisponibilidad del
mismo. En función de estos antecedentes es que en este trabajo se han
sintetizado y caracterizado compuestos de coordinación de Cu(ll) y Re(V)
con N; N´ dióxidos de la quinoxalina, con potencial aplicación como
agentes antitumorales selectivos para tumores sólidos (hipóxicos).
Se han sintetizado complejos CuL2xxH2O, donde L = N1, N4 - dióxido
de 3-amino-6(7)-cloroquinoxalina-2-carbonitrilo (L1), N1, N4 - dióxido
de 3-amino-6(7)-bromoquinoxalina-2-carbonitrilo (L2) y N1, N4 - dióxido
de 3-amino-6(7)-metilquinoxalina-2-carbonitrilo (L3) y un complejo de
Re(V) – L3.
Investigación de Feromonas de Argyrotaenia Sphaleropa
(Lepidoptera: Tortrícidae)
MARIELA TOCCO
LICEO N˚ 10
MONTEVIDEO
DRA. CARMEN ROSSINI
CÁTEDRA DE FARMACOGNOSIA Y PRODUCTOS NATURALES
FACULTAD DE QUÍMICA
El presente trabajo se desarrolló en el marco de un proyecto de
investigación ya existente en la Facultad de Química sobre feromonas de
Argyrotaenia sphaleropa (Lepidoptera: Tortrícidae).
Uno de los objetivos del proyecto fue encontrar una ruta de síntesis
orgánica de la feromona de la polilla, A. sphaleropa, no contaminante y
de bajo costo. El otro fue establecer en el laboratorio una colonia de la
polilla con suficientes individuos para trabajar con la respuesta fisiológica a la feromona con miras a la posterior puesta a punto de un
electroantenograma.
Una forma posible de control de esta importante plaga de frutales en
nuestro país es el uso de su feromona sexual (constituida principalmente
por Z11,13-tetradecadienal y Z11-tetradecenal), como atractivo o por el
método de confusión sexual. Se estudiaron 4 rutas sintéticas para
obtener el aldehído Z11,13-tetradecadienal. Una de ellas, fue por
reacción de Wittig en condiciones de Boden para obtener el Z11,13tetradecadienol y posteriormente oxidarlo con PCC (clorocromato de
piridina) para obtener el Z11,13-tetradecadienal, obteniéndose un rendimiento de 83%. Dado que el PCC es caro y altamente tóxico por contener
cromo y piridina, y debido a que uno de los objetivos de esta línea de
trabajo es utilizar reactivos económicos y no contaminantes, se estudió
la oxidación del alcohol con oxidantes más económicos, en diferentes
150
condiciones. En todos los casos, los rendimientos registrados para estas
reacciones alternativas fueron muy bajos, por lo que se descartaron
estas rutas.
En cuanto a la parte biológica de este trabajo, se estudió el establecimiento de una colonia de A. sphaleropa en el laboratorio utilizando una
dieta artificial, bajo condiciones de luz y temperatura controladas,
registrándose la duración en días del desarrollo global y de los diferentes
estadios de este lepidóptero.
Radiofármacos en el desarrollo farmacéutico:
Validación del 99mTc-MIBI y 99mTc-MDP
como trazadores en una formulación sólida
MARTÍN TRUJILLO
LICEO Nº 1 DE SAN CARLOS
MALDONADO
DR. EDUARDO SAVIO
Q.F. MARIELLA TERÁN
LABORATORIO DE RADIOQUÍMICA
FACULTAD DE QUÍMICA
La centellografía gamma en la medicina nuclear ha posibilitado el
estudio de las formulaciones farmacéuticas y el desarrollo de las nuevas
formas para la liberación de las drogas al organismo. Esta técnica provee
evidencia gráfica del comportamiento de las formulaciones in vivo e in
vitro, permitiendo comparar entre diferentes formulaciones. Asegurando optimizar los regímenes de dosis, indica el lugar de liberación de la
droga y disminuye los costos.
El objetivo de este trabajo fue validar y correlacionar los estudios de
disolución con estudios centellográficos de los radiofármacos
99mTc-MIBI (lipofílico) y 99mTc-MDP (hidrofílico) como trazadores en
una formulación sólida. Para ello se realizaron estudios de estabilidad de
cada uno de los excipientes en las condiciones de fabricación y de
disolución. Estos estudios se realizaron por cromatografía en papel y en
HPLC.
Ambos radiofármacos presentaron estabilidad en las condiciones de
fabricación de los comprimidos y de disolución. El 99mTc-MIBI, resultó
adecuado para estudios a nivel estomacal, ya que es a pH 1 donde
alcanza el máximo porcentaje de disolución. Las imágenes centellográficas
obtenidas in vitro complementaron estas observaciones.
Los porcentajes de disolución obtenidos para el 99mTc-MDP indican
que es adecuado para estudios a nivel de todo el tracto gastrointestinal.
Deberán profundizarse estos estudios para lograr correlacionar adecuadamente el comportamiento de la formulación con datos in vivo.
151
Desde el punto de vista docente esta nueva experiencia me permitió
acercarme al ámbito de la investigación científica, con todo lo que
conlleva, el manejo de instrumental y material que a nivel liceal no está
a nuestro alcance. La capacidad de contextualizar conocimientos que
resultan ser abstractos para el trabajo en el aula es otro punto importante, a parte de resaltar la oportunidad que brinda esta pasantía tanto
desde el punto de vista de la formación permanente como de las nuevas
perspectivas de trabajo que pueden surgir.
Programa de mejoramiento de la enseñanza de las ciencias
UNESCO-Montevideo (Uruguay) / Ministerio de Educación
de la Provincia del Chubut (Argentina) / CENPAT (Argentina)
COORDINADORA:
LIC. TERESITA FERNÁNDEZ
(CENPAT- ARGENTINA)
Desde el año 2001 se está desarrollando en el Centro Nacional
Patagónico (CENPAT-CONICET) de Puerto Madryn, Provincia del Chubut,
Argentina, el “Programa de Mejoramiento de la Enseñanza de las
Ciencias”.
Dicho programa tuvo lugar a partir de una propuesta presentada por
la Dra. María Paz Echeverriarza, Oficial Profesional del Programa de
Educación de la Oficina Regional de Ciencia y Tecnología para América
Latina y el Caribe (ORCYT) de UNESCO, Montevideo, Uruguay, durante
una visita que realizara al CENPAT. En esa oportunidad presentó el
“Programa de Formación Permanente para Docentes Secundarios en
Ciencias: Un Modelo de Cooperación con Investigadores en Uruguay”,
que se estaba implementando con buenos resultados en ese país,
siguiendo un modelo de trabajo cooperativo entre investigadores y
docentes. Al respecto propuso realizar un Programa de similares características en el CENPAT. Así, con el auspicio de la UNESCO y la colaboración del Ministerio de Educación de la Provincia del Chubut, se comenzaron a organizar las pasantías para docentes de Ciencias que trabajen
en Instituciones de Educación Polimodal, Nivel Medio y formador de
formadores.
Los objetivos son los siguientes:
· Ofrecer una experiencia de trabajo en laboratorios de investigación de
las diferentes unidades científicas del CENPAT a docentes de enseñanza secundaria.
· Propiciar el intercambio profesional entre docentes e investigadores.
· Contribuir al mejoramiento de la enseñanza de las ciencias.
152
La experiencia consiste en ofrecer pasantías para docentes de Chubut,
con el fin de implementar actividades de investigación en los laboratorios
del centro científico antes mencionado. De esta manera los docentes se
incorporan durante un mes a los grupos de investigación y trabajan
juntos compartiendo una experiencia de aprendizaje relacionada con la
labor científica, por lo que se confía que en el futuro, puedan ayudar a
cambiar la práctica educativa diaria.
Participan en estas actividades investigadores de todas las áreas del
CENPAT y los temas de estudio son muy variados. Durante el primer año
se llevaron a cabo quince pasantías. En los años posteriores a pesar que
se programaron igual número, sólo se desarrollaron seis y siete respectivamente, debido a problemas económicos y de organización del Ministerio de Educación.
Durante las pasantías, además de la experiencia propia de la investigación, se realizaron trabajos de campo utilizando materiales, bibliografía y equipos adecuados para cada caso, los docentes también
pudieron participar de otras actividades académicas y científicas. Como
por ejemplo: charlas de becarios e investigadores, visitas a la Unidad
Jardín Botánico de la Patagonia Extrandina y la Unidad Didáctica
Científica y Museología, donde además de enterarse de las actividades
propias de cada una, observaron las exposiciones “Rescate de Tecnologías Aborígenes” y “La Paleontología y la Vida en los Antiguos mares de
Argentina”.
Se ha mantenido contacto con todos los docentes que realizaron las
pasantías y los vínculos en algunos casos se han fortalecido mucho.
Algunos han realizado visitas con sus propios alumnos, interiorizándolos
de las actividades científicas que se realizan. Otros han enviado propuestas didácticas que ya se han llevado a cabo. También han conformado
equipos interdisciplinarios e interinstitucionales, como por ejemplo
Unidad Jardín Botánico de la Patagonia Extrandina, Cátedra de Botánica de la Universidad Nacional de la Patagonia y Instituto Superior
Docente Nº 803 para organizar un curso para docentes.
Además han formado equipos interdisciplinarios para organizar
proyectos de investigación que llevan a cabo en las escuelas con sus
alumnos:
· “Uso sustentable de los recursos de nuestro ecosistema marino”.
· “Descubramos juntos la belleza de nuestro Jardín natural: el vivero
escolar de plantas autóctonas”.
· “Rescate de la Memoria, Historia Oral de Dolavon y 28 de Julio”.
· “Cultivo de mejillones”.
· “Pesca y Acuicultura”.
153
II Encuentro-Taller de pasantes
PEDECIBA-UNESCO
Edificio MERCOSUR
24-25 de setiembre de 2004
Resúmenes
Área Biología
Mamíferos fósiles del Uruguay
CLOTILDE ABAL
MONTEVIDEO
DR. DANIEL PEREA
DEPARTAMENTO DE PALEONTOLOGÍA
FACULTAD DE CIENCIAS
Previo a la elección del tema central, se realizó una exploración por las
diferentes áreas de trabajo sobre vertebrados fósiles que en ese momento
funcionaban en el departamento de paleontología:
- Sesión de microscopía electrónica de barrido de dientes de dinosaurios
hallados en Tacuarembó, estudio a cargo del pasante Matías Soto.
- Participar en la salida de recolección fosilífera a la cantera de granito
La Paz, como parte de un trabajo de investigación a cargo de los
pasantes Edurné Cawen, Andrea Corona y Pablo Toriño, asistiendo
luego a las jornadas de acondicionamiento e identificación sistemática de los fósiles allí recogidos.
- Restauración y posterior identificación de diferentes fósiles no determinados previamente y que se encontraban en distinto grado de
deterioro en los liceos en los que trabajo (tibia de Lestodon, vértebra
dorsal de Gliptodonte, entre otros).
Una vez realizadas estas actividades previas y habiendo explorado
distintas posibilidades dentro de Vertebrados, opté por ubicar mi trabajo
dentro de Mamíferos fósiles.
Esta decisión está fundamentada en varios aspectos:
1) Su abundancia fosilífera con respecto a las otras clases de vertebrados.
2) Su tamaño, morfología y porte resultan muy atractivos para un
posterior trabajo en el aula.
3) La biodiversidad que presentaban estos animales y cuyo estudio está
tan en auge actualmente así como la posible incidencia del hombre
en su extinción, fueron los aspectos determinantes de mi elección.
Mi investigación se centra concretamente en el estudio de fósiles
hallados en una salida de campo al puerto Arazatí.
Este trabajo comprendió el estudio de las diferentes formaciones que
allí afloran, sus características geológicas, la búsqueda de fósiles e
icnofósiles, y posterior trabajo de identificación de los huesos encontrados.
Para este posterior trabajo, fue necesario aplicar los conocimientos de
osteología comparada en mamíferos actuales, así como la búsqueda
bibliográfica sobre descripciones anteriores de ese material.
157
Biología celular
SANDRA AZNAREZ
FLORES
DRA. MÓNICA BRAUER
LABORATORIO DE BIOLOGÍA CELULAR
IIBCE
Las hormonas sexuales regulan la expresión de neurotrofinas y sus
receptores. El NGF es una neurotrofina soluble que promueve el desarrollo y mantenimiento de los nervios simpáticos actuando a través de
receptores neuronales llamados TrkA y P75.
Si bien es sabido que el estrógeno afecta la síntesis de NGF en el útero,
se desconoce si regula la expresión de sus receptores en las neuronas
simpáticas que proyectan a dicho órgano.
En el presente trabajo se evaluaron los efectos del tratamiento crónico
con estrógenos sobre la expresión de TrkA en neuronas simpáticas que
inervan al útero.
La metodología del trabajo incluyó la técnica del ácido glioxílico, la
utilización de trazadores retrógrados asociados a inmunohistoquímica y
medidas densitométricas.
Los resultados obtenidos mostraron que los estrógenos reducen los
niveles de TrkA en la población de neuronas simpáticas que inervan al
útero de la rata.
Ecomorfología en siete especies de SCIAENIDAE
del Río de la Plata
ALEJANDRA CÁNEPA
MALDONADO
DR. WALTER NORBIS
INSTITUTO DE BIOLOGÍA
FACULTAD DE CIENCIAS
Según sus hábitos de vida, los peces cumplen distintas funciones en
el ecosistema. La ciencia que estudia el diseño morfológico de una
adaptación, su relación con la ecología y comportamiento se conoce
como ecomorfología.
En el frente oceánico y en el Río de la Plata, fueron estudiadas 7
especies de la familia Scianidae: corvina negra, corvina rubia, pescadilla
de red y de calada, burriqueta, pargo blanco y córbalo.
Las muestras analizadas pertenecen a material colectado en proyectos desarrollados en la Sección Oceanología de Facultad de Ciencias, que
asciende a un total de 948 peces. Fueron calculados estadísticos básicos
para cada una de las variables del otolito, ajustando modelos de
158
regresión entre las variables del otolito y longitud del pez calculándose
el índice de esfericidad por especie. Los resultados fueron relacionados
con hábitos de vida de las especies, obtenidos mediante revisión bibliográfica.
En todos los casos se observó una relación directamente proporcional
entre longitud del pez-largo del otolito y entre ancho-largo del otolito. Las
tendencias positivas y relaciones no lineales entre longitud total y
esfericidad de los otolitos estarían indicando que, a lo largo del desarrollo
ontogenético de las especies, existe un cambio de forma de los mismos,
relacionados a cambios en hábitos de vida (alimentación y comportamiento). Esto no ocurre con pargo blanco.
Se presenta un cuadro relacionando: morfología del pez, del otolito y
los hábitos de vida de cada especie.
Receptores hormonales y el cáncer mamario
SILVIA CENTURIÓN
SORIANO
DRA. ELSA G. GARÓFALO
LABORATORIO DE BIOLOGÍA MOLECULAR Y CELULAR
FACULTAD DE VETERINARIA
Uruguay presenta un alto índice de mortalidad por cáncer mamario
(25x100.000 mujeres), con características propias relacionadas con los
hábitos alimenticios y el envejecimiento de la población. Con la finalidad
de disminuir esta incidencia, se realizan campañas de detección precoz
y tratamiento inmediatos y adecuados.
El inicio y progresión del cáncer mamario se produce cuando los
mecanismos de proliferación, diferenciación y apoptosis celular escapan
al control normal. Estos procesos están muy influenciados por estrógenos
(E) y progesterona (P). La carcinogénesis y progresión tumoral pueden ser
hormono-dependientes o autónomas y la dependencia hormonal se
evidencia por la presencia de receptores esteroideos en el tumor mamario.
Este laboratorio trata de encontrar marcadores moleculares que
puedan estar involucrados en la evolución de la enfermedad y la
respuesta al tratamiento, como son los receptores hormonales, de factor
de crecimiento epidérmico y oncogenes relacionados.
¿Cómo se trabaja?
Las biopsias tumorales se almacenan a -80˚C, se las homogeniza y
ultracentrifuga obteniendo fracciones subcelulares: citosólica para receptores de estrógeno (RE) y de progesterona (RP) y de membrana para
receptor de crecimiento epidérmico (REGF) que se determinan por
métodos de “Binding y Scatchard”. Ciclina D1 (CD1), se determina por
159
Western Blot (utilizando AC específicos). Por medio de retrotranscripciónPCRsde identifican mensajeros de RE y RP.
Estos datos aplicados a la clínica indican que:
- Pacientes con niveles altos de RE y RP presentan pronóstico favorable
de la enfermedad, con respuesta positiva a tratamientos hormonales
con antiestrógenos, ya que hay predominio de la vía hormonal o
endócrina.
- La presencia de REGF, indica pronóstico desfavorable, porque predominan las vías parácrinas y autócrinas de proliferación tumoral, lo
que equivale a menos intervalo libre de enfermedad y sobrevida.
- La sobreexpresión de CD1 (debido a la amplificación de la vía
endócrina), hace que la paciente evolucione desfavorablemente.
Identificación de cromosomas bovinos
y su implicancia en producción y reproducción
ANDREA COYA
LAVALLEJA
DRA. ALICIA POSTIGLIONI
CÁT. ZOOTECNIA GENERAL Y GENÉTICA
FACULTAD DE VETERINARIA
En nuestro país el principal rubro productivo está dado por la
explotación de la especie Bos taurus en producción de carne, leche,
cueros y subproductos de la industria frigorífica, los que se relacionan
con el potencial genético de nuestras razas bovinas.
Observar, identificar y evaluar la aplicación de tecnologías genéticas
en esta especie productiva me han permitido reconocer el impacto
producido por los conocimientos científicos en la sociedad actual.
En esta pasantía, se plantearon los siguientes objetivos:
a) Demostrar la aplicación del genoma bovino a nivel de la producción
y reproducción animal.
b) Integrar al estudiante en los temas de la genética a nivel nacional.
c) Realizar metodologías de sencilla transmisión en laboratorios de
trabajos prácticos.
Para ello se observaron cromosomas, como elemento transmisor de
la información genética. Se procesaron cultivos linfocitarios de muestras
sanguíneas de machos y hembras, identificándose cromosomas normales y con patologías, evaluándose sus consecuencias reproductivas en
los rodeos.
La obtención de cariotipos me permitió relacionarlos con los estudios
de mapeo génico es decir, identificar y asignar determinadas secuencias
nucleotídicas que codifican para genes de interés en la producción
nacional a cromosomas específicos.
160
Se manejaron programas informáticos para asignación de genes de
interés productivo sobre los cromosomas de Bos taurus (2n=60) integrando conocimientos básicos a la realidad socio-productiva donde se
trabaja con los educandos.
Se manejaron los programas Web cutter 2.0, bioinformatics.vg//
biolinks y el index2shtm/. los que me permitieron identificar secuencias
lineales de pares de bases de genes específicos; relacionarlos con
programas que reconocen enzimas de restricción a los efectos de
determinar mutaciones puntuales.
Se plantea un glosario de los términos específicos de la genética
utilizados en esta pasantía como forma de potenciar el proceso de
enseñanza-aprendizaje.
Agradezco a las instituciones de PEDECIBA/UNESCO y a los integrantes del Laboratorio de Análisis Genéticos de Animales Domésticos que
me permitieron cumplir con los objetivos planteados.
Palinología: una ventana al pasado
VIVIAN CUNS
ATLÁNTIDA, CANELONES
DRA. ANGELES BERI
PALINOLOGÍA
FACULTAD DE CIENCIAS
Esta pasantía tuvo como objetivo el acercamiento a la rama de la
ciencia denominada Palinología, que es el estudio de granos de polen y
esporas, tanto de las plantas actuales como fósiles. Por un lado, se
profundizó en las bases teóricas de esta disciplina y por otro se trabajó
en relación con la creación del conocimiento incluyendo la metodología
de trabajo.
En primera instancia se analizó bibliografía actualizada, obteniéndose
de la misma los elementos necesarios para el análisis y clasificación de
muestras palinológicas fósiles y actuales.
Se procesaron y analizaron muestras provenientes de sedimentos de
la Formación Cerro Pelado (ex formación San Gregorio), departamento de
Cerro Largo. En dichas muestras, que pertenecen al Pérmico Inferior
(Paleozoico Superior), se identificaron esporas, polen y acritarcas.
Sobre la base del estudio de las características estructurales y de
dispersión de las mismas, se propuso el posible escenario ambiental
original. Se concluyó que las muestras provenían de un ambiente
acuático, con características marinas, cuya vegetación circundante
estaba compuesta por Pteridofitas y Gimnospermas.
Se discutieron posibles aplicaciones docentes en el ámbito de formación docente y enseñanza media.
161
Purificación de peroxiredoxin de glóbulo rojo humano
MARÍA JOSÉ FERNÁNDEZ
MONTEVIDEO
DRA. ANA DENICOLA
INSTITUTO DE QUÍMICA BIOLÓGICA
FACULTAD DE CIENCIAS
El glóbulo rojo está sometido a alto grado de estrés oxidativo, debido
a la hemoglobina (Hb) presente en alta concentración (33% en el citosol),
su autooxidación genera el radical superóxido (O.-2) que dismuta a
peróxido de hidrógeno (H2O2) por la superóxido dimutasa (SOD). Para
protegerse, está provisto de defensas antioxidantes, ya sea reductores de
bajo peso molecular como glutatión en altas concentraciones, (2 - 5 mM)
o enzimas antioxidantes como SOD, glutatión peroxidasa, catalasa y
peroxiredoxina. Las peroxiredoxinas son una familia de enzimas
antioxidantes recientemente caracterizada, presentes en todos los organismos, que consumen H2O2 y otros hidroperóxidos a expensas de tioles
reductores.
En el marco de la pasantía se procedió a la purificación de
peroxirredoxina del glóbulo rojo humano, usando técnicas bioquímicas
generales de separación de proteínas: cromatografía de intercambio
iónico y gel filtración. Luego se analizaron las fracciones por electroforesis
(SDS - PAGE) y se midieron las correspondientes actividades enzimáticas
siguiendo el consumo de H2O2.
La importancia de la actividad en el laboratorio en mi formación como
profesora, radica en conocer el empleo de algunas de las principales
técnicas bioquímicas, participar del trabajo experimental en el marco de
una investigación y elaborar un póster como se acostumbra a presentar
en la comunidad científica. Asimismo, esta oportunidad me permite
divulgar sobre la actividad científica que se realiza en el país.
Efecto de la bleomicina sobre mutante del ciclo celular
SILVANA PAREDES
MONTEVIDEO
DRA. ELIA NUNES
LABORATORIO DE RADIOBIOLOGÍA
FACULTAD DE MEDICINA
La bleomicina es un radiomimético que induce, entre otras lesiones,
dobles roturas en el ADN (DSB). En Saccharomyces cerevisiae el gen
RAD17 cumple una función supresora, de reparación de ADN y probablemente de señalización de daños del mismo. Experimentos previos
mostraron que las cepas mutantes que carecen de dicho gen, sufren una
disminución en su capacidad para la reparación recombinacional de las
162
DBSs y no frenan el ciclo celular al ser expuestas a la bleomicina,
observándose la formación de células gigantes y presentando una
sobrevida menor frente a la cepa salvaje. (Nunes et al., 2002; Bracesco
et al., 2002; Soria et al., 2003; Sánchez et al., 2003.)
En experimentos realizados a comienzos del 2004, el mutante rad17
resultó con tasas de sobrevida mayores que las de la cepa salvaje y se
constató similar reparación de DSBs.
Estos resultados: ¿respondían a un menor efecto de la bleomicina
utilizada en dichos experimentos o la cepa había mutado, haciéndose
más resistente?
Intentando responder esta interrogante, se comparó el efecto biológico de la bleomicina (2004) con muestras utilizadas en los años anteriores, mediante el método de difusión en agar (halo de inactivación). Luego
de la incubación, se compararon los diámetros de las respectivas zonas
de inhibición del crecimiento: la muestra correspondiente a la bleomicina
del año 2004 presentó mayor efectividad.
Asimismo, se procuraron nuevas poblaciones celulares (salvaje y
mutante rad17) que se analizaron utilizando medios de cultivo convencionales y bleomicina (B:1-6microgramos/mililitro). Las probabilidades
binomiales de sobrevida y muerte celular en f(t,B) se estimaron por
incubación en medio sólido, determinando las frecuencias relativas
correspondientes a las muestras tratadas y respectivos controles.
Los mutantes presentaron, nuevamente, una mayor tasa de sobrevida.
Los datos indican que, en determinadas condiciones, podría expresarse una vía de reparación de ADN alternativa que no involucra al gen
RAD17.
Estudios genéticos en animales domésticos
y su proyección al aula de biología
ADRIANA QUIROGA
CANELONES
DRA. SILVIA LLAMBÍ
ÁREA GENÉTICA
FACULTAD DE VETERINARIA
Durante la pasantía realizada en el Laboratorio de Genética de la
Facultad de Veterinaria se plantearon una serie de objetivos y actividades, estableciéndose tres niveles de conocimiento:
Nivel citológico:
Conocer la metodología básica para la obtención y observación de
metafases de bovinos y caninos, identificando así cromosomas
163
autosómicos y sexuales. Conocer la metodología para la confección de
cariotipos (realización de cultivos linfocitarios, observación al microscopio, captura de placas metafásicas con software de análisis de imagen).
Nivel molecular:
Conocer distintos métodos de aislamiento de ADN de células de
mamíferos y su procesamiento por técnicas de genética molecular
(observación y cuantificación de ADN genómico en geles de agarosa).
Realización de la técnica de extracción de ADN para su posterior
aplicación en el aula de clase (utilizando material biológico sin riesgos
para el desempeño con alumnos de secundaria como ser frutas o
verduras a elección). La aplicación de estas técnicas permitirán mejorar
la comprensión y estudio logrando de esta manera que el alumno sea un
participante activo e incentivado hacia la investigación científica.
Nivel bioinformático:
Introducción en el manejo de los bancos informáticos de genes
(GenBank), buscadores de bibliografía científica (PubMed, Medline).
Familiarización con la simulación de la digestión de ADN mediante la
utilización de “tijeras moleculares” (enzimas de restricción) y elaboración
de mapas de restricción (programa pDraw32).
Las actividades realizadas posibilitaron el acercamiento e incremento
de conocimientos mediante la aplicación de estrategias y técnicas
utilizadas en investigación. Dicho intercambio posibilitó la realización de
una discusión y valoración sobre la aplicación a nivel de enseñanza
secundaria con los recursos disponibles para mejorar la calidad de los
conocimientos impartidos en el aula. Se pudo valorar el impacto producido por los avances de la genética (molecular, citogenética, bioinformática)
en los últimos años y su aplicación en medicina veterinaria.
Registros electrofisiológicos de la actividad neuronal
MARÍA DEL PILAR RUIZ VIAZZO
LAVALLEJA
DR. ATILIO FALCONI
NEUROFISIOLOGÍA
FACULTAD DE MEDICINA
A lo largo de la historia se han empleado múltiples métodos para
comprender el funcionamiento del Sistema Nervioso. En el nivel de
organización celular, la actividad neuronal puede registrarse desde
varios puntos de vista: neuroquímico, metabólico y electrofisiológico.
En el laboratorio de Neurofisiología de la Facultad de Medicina se
164
realizan registros electrofisiológicos no invasivos de la actividad neuronal
en humanos y cobayos. En estos últimos se realizan también registros
invasivos tanto en animales crónicos (implantados) como agudos. Estos
registros se enmarcan en determinadas líneas de investigación orientadas al estudio de los estados conductuales con especial énfasis en el ciclo
sueño-vigilia así como en la fisiología de los sistemas sensoriales
(fundamentalmente el Sistema Auditivo).
La actividad electrofisiológica del Sistema Nervioso es incesante,
debido a la continua generación de potenciales locales y de acción de las
células nerviosas. Esta actividad es pasible de ser explorada mediante
un complejo sistema de registro que permite colectar los datos, procesarlos y representarlos en diagramas específicos. La información obtenida
podrá ser cruzada con otras variables, y de esta forma obtener datos muy
valiosos para comprender el funcionamiento del Sistema Nervioso “in
vivo”.
En el póster se expondrán las diversas técnicas de registro (electroencefalograma (EEG), eletrocorticograma (ECoG), y electrograma), así
como su relevancia para el desarrollo de la Neurofisiología.
Actualización en aracnología y etología
ALICIA SIMÓN
MONTEVIDEO
DRA. CARMEN VIERA
SECCIÓN ENTOMOLOGÍA
FACULTAD DE CIENCIAS
Se incursionó en la biología de Arañas, Escorpiones y Opiliones. Se
estudiaron las principales estructuras morfológicas en migalomorfas y
araneomorfas, observando en microscopio esteroscópico diferentes ejemplares y determinándolos sistemáticamente mediante el uso de claves.
Se reconocieron las especies peligrosas de nuestro país, haciendo
hincapié en que constituyen una franca minoría. Como contrapartida se
trabajó sobre la importante función ecológica de las arañas como
insecticidas biológicos naturales, gratuitos y no contaminantes, así
como su papel como bioindicadores de calidad de ecosistemas. Respecto
a la actualización en Etología se manejaron conceptos fundamentales
del estudio del comportamiento. Posteriormente se incursionó en algunos tipos de comportamiento vitales, para ejemplificar y profundizar en
aspectos metodológicos. Se realizaron estudios del comportamiento
sexual en dos especies: una araña social, que forma nidos: Anelosimus
studiosus y una araña cazadora, de mayor talla, conocida vulgarmente
como tarántula de los jardines: Lycosa malitiosa. En ambas especies se
165
estudió comparativamente el cortejo, cópula y comportamiento postcopulatorio, realizando varias experiencias y llevando registro de la
sucesión de unidades de comportamiento. Se llegó a observar bajo lupa,
el proceso de inducción espermática.
Otro aspecto comportamental estudiado fue el comportamiento
predador en diferentes presas de arañas sociales y arañas solitarias
constructoras de telas orbiculares que utilizan como trampas de captura. En otros arácnidos, se identificaron los principales escorpiones de
nuestro país, estudiando en ellos el dimorfismo sexual, hábitos alimenticios, inoculación de ponzoña y posible partenogénesis. Sobre Opiliones
además de su anatomía y clasificación se estudiaron sus hábitos
gregarios y formas de defensa, como la liberación de sustancias
repugnatorias. El trabajo de observación y experimentación se complementó con un trabajo de campo que consistió en la preparación y
colocación de trampas de caída (pit-fall) en el predio de la Facultad de
Ciencias con el objetivo de realizar un relevamiento de la artropodofauna
del lugar. Los ejemplares colectados fueron identificados y conservados.
Toda la temática fue analizada con un enfoque evolutivo, teniendo en
cuenta las interrelaciones del animal con el medio y los comportamientos
adaptativos como respuesta al medio.
Todo ello nos indica las vinculaciones de la Etología con la Ecología
y la Evolución y lo imprescindible de los estudios multidisciplinarios
para lograr comprender un proceso biológico.
Variación y posición filogenética de CTENOMYS PEARSONI
basada en estudios de ADN mitocondrial
FLORA VERÓ
ROCHA
DR. ENRIQUE LESSA
LABORATORIO DE EVOLUCIÓN
FACULTAD DE CIENCIAS
Nuestro trabajo se inscribe dentro de una de las líneas de investigación que sigue el laboratorio, lo cual le otorga significatividad. En ese
marco es que trabajamos con Ctenomys pearsoni (tucu-tucu), estudiando secuencias del gen del ADN mitocondrial que codifica el citocromo b.
En el 2003 se realizaron en el mismo laboratorio, estudios que comprobaron la separación entre las especies Ctenomys pearsoni y Ctenomys
torquatus, demostrándolo con la región de control del ADN mitocondrial.
En este caso demostramos lo mismo pero con una región más conservada de dicho ADN. Además hemos comprobado que entre ambas especies
existe una monofilia recíproca.
166
Para esto realizamos extracciones de ADN, amplificación por PCR
(Reacción en cadena de Polimerasa) del segmento de ADN mitocondrial
que codifica al citocromo b. Dicha amplificación se realizó en dos etapas,
en la primera se emplearon los oligonucleótidos MVZ 05 y tuco 06 y en
la segunda los oligos tuco 07 y tuco 14 a. Posteriormente, los productos
de PCR fueron sometidos a electroforesis, corriéndolos en minigel de
poliacrilamida. En los casos en que se obtuvo el bandeo buscado en el
gel (trozos de unos 700pb) las muestras se enviaron a secuenciar al
Centro Técnico de Análisis Genéticos, previa purificación. Luego de
recibidas las secuencias, empleando diferentes programas informáticos
se las analizó, comparó con otras provenientes de Genbank y se
construyó el árbol filogenético estableciendo las relaciones entre las
especies estudiadas y otras del género, empleando como grupo externo
a otros roedores sudamericanos similares.
167
Área Física
Propiedades eléctricas de materiales semiconductores
FERNANDO BRITO
MONTEVIDEO
DRES. RICARDO MAROTTI Y ENRIQUE DALCHIELE
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
En esta pasantía se trabajó en la medición de las propiedades
eléctricas de materiales semiconductores, utilizando diferentes técnicas
y también se hicieron estudios de las propiedades ópticas de un diodo
“led” a bajas temperaturas.
Se realizaron básicamente tres trabajos:
1) Medición de la resistividad en muestras de ITO (In Sn O) y de Silicio.
2) Dependencia de la resistividad con la luz en distintas muestras.
3) Medición del espectro de emisión de luz de un “diodo led” a bajas
temperaturas.
Para esto se utilizaron diferentes técnicas, como por ejemplo el
“método de las cuatro puntas” que es un dispositivo que permite medir
la resistividad de muestras de materiales semiconductores.
También se trabajó con un “crióstato” para poder medir las propiedades ópticas a muy baja temperatura (10 K).
Las conclusiones obtenidas en la investigación realizada son las
siguientes:
* Para distintos materiales semiconductores podemos medir distintas
resistividades utilizando el “método de las cuatro puntas”.
* El efecto fotoeléctrico también es apreciable en materiales
semiconductores.
* Las propiedades ópticas y eléctricas de los semiconductores dependen de la temperatura (esta característica hace que los semiconductores
tengan muchas aplicaciones).
168
Modelos y teorías físicas
JOSÉ LUIS DI LACCIO
SALTO
DR. JORGE GRIEGO
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE CIENCIAS
Objetivo:
-
Analizar el concepto de teoría y modelo relacionado con el conocimiento científico y en particular con el contexto de la Física.
Analizar el funcionamiento de las teorías físicas en varios niveles:
estructural y práctico.
Interacción modelo-teoría:
La noción de teoría implica un conocimiento organizado. Ese conocimiento trabaja alguna de ellas a través de reglas o métodos y produce un
resultado que se asocia con una explicación. Usualmente se utiliza el
contexto científico para evaluar la condición de teoría de una explicación
dada.
Dentro del contexto científico existen condiciones que hacen a unas
teorías diferentes de otras. En general, esas diferencias de contexto no
se tienen en cuenta al describir las propiedades, de orden estructural y
epistemológico, de las teorías científicas.
Contexto de las teorías:
La palabra contexto en sí misma implica la ubicación de algo en un
tiempo y espacio que le proporciona a ese objeto validez y lo integra de
manera tal que, fuera de ese contexto, la validez resulta modificada.
Identificamos un contexto histórico y otro funcional.
Dentro de los diferentes contextos se analizó el de las teorías físicas.
Teorías físicas:
Las teorías físicas reúnen en una estructura lógica: conceptos, leyes,
principios, hipótesis que son útiles para la explicación de los diferentes
fenómenos.
La estructura cuenta con la cinemática y la dinámica.
Algunas propiedades de la teoría son: los sistemas de referencia, la
geometría espacio-tiempo y los principios guía.
Principios guía:
Estos principios participan en el proceso de generación de teorías.
Permiten ver conexiones entre las teorías, los asociamos a los
principios de mínima acción.
169
Teoría modelo:
Los modelos nos permiten representar los fenómenos y las teorías,
por su parte, son la estructura que explica. En esta dinámica el modelo
trabaja al nivel de representación y teoría. Entonces el modelo es una
representación funcional.
Transductores ultrasónicos para imágenes
ANA GONZÁLEZ
TACUAREMBÓ
DR. CARLOS NEGREIRA
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE CIENCIAS
El diagnóstico por ultrasonidos es el uso de ondas de alta frecuencia
para examinar estructuras dentro del cuerpo humano a partir del
análisis del gráfico que se produce por la reflexión (o eco) de las mismas.
Para emitir ondas ultrasonoras y captar las que fueron reflejadas por
el cuerpo se utilizan pequeños accesorios denominados transductores
que transforman energía eléctrica en mecánica y viceversa. Este comportamiento se debe a la propiedad de los materiales piezoeléctricos que lo
componen de polarizarse al ser sometidos a un esfuerzo mecánico y
deformarse si se les aplica un campo eléctrico.
Es así que a partir de excitaciones eléctricas sinusoidales o pulsadas,
se generan vibraciones en la cerámica piezoeléctrica, transmitidas luego
a las partículas del medio. La situación ideal para emitir se produce
cuando la amplitud de oscilación es máxima, es decir, cuando la
frecuencia excitación coincide con una de las frecuencias de resonancia
de la cerámica.
En este trabajo, en primer lugar se caracteriza el espectro de una
cerámica piezoeléctrica, analizando sus propiedades eléctricas y
electroacústicas. Además se muestran las respuestas ecográficas de
diferentes configuraciones con planos conductores y con pequeños
difusores.
170
Caracterización de un diodo láser
MATILDE O’NEILL
MONTEVIDEO
DR. ARTURO LEZAMA
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
El objetivo de la pasantía fue caracterizar un diodo láser montado en
un dispositivo construido en la Facultad.
Buscamos determinar la longitud de onda en que se produce la
emisión, el ancho de banda, la intensidad de corriente y la temperatura.
La particularidad del dispositivo empleado es que el láser contiene
una cavidad resonante extendida formada por la pared posterior del
diodo láser y una red de difracción selectiva que devuelve el haz emitido
al diodo. Con este dispositivo se busca disminuir el ancho de banda,
aumentar su ganancia y controlar la longitud de onda modificando la
posición de la red.
Para llegar al objetivo planteado se llevaron a cabo varias etapas:
1. Un tiempo dedicado a la lectura de los principios de funcionamiento
del láser en general, en particular de dispositivos similares al construido en el laboratorio.
2. Acondicionamiento del control de temperatura (Peltier), de la fuente
de corriente de alimentación del láser, la caja a que se iban a conectar
el fotodiodo, la fuente, el Peltier, el piezoeléctrico y el termistor.
3. Con los espejos y lentes hicimos llegar un láser Master de longitud de
onda conocida e igual a la que nosotros deseamos obtener a un
espectrómetro formado por una red hasta lograr la máxima ganancia.
4. Encendimos el láser cuya longitud de onda queríamos ajustar al valor
del láser Master. Modificamos la posición de la lente y la red hasta
lograr la máxima ganancia.
5. Alineamos el láser en estudio con el Master y fuimos variando la
temperatura y la intensidad de corriente hasta que ambos haces
coincidieran en el mismo punto de la escala. Comprobamos además
que la longitud de onda era la buscada pasando el haz por un tubo
con Rb. Observamos que correspondía a la transición en estudio.
6. Haciendo llegar el láser a un fotodiodo detector y al interferómetro de
Fabry-Perot conectados al osciloscopio obtuvimos la curva de absorción de las transiciones del Rb 87 y de las frecuencias de resonancia
respectivamente.
Por último inyectamos los dos láseres en una misma frecuencia en un
mismo detector obteniendo un batido que estudiamos en el analizador
de espectros, determinando el ancho de banda.
171
Sobre cómo las experiencias simples se vuelven complejas
LETICIA PERINETTI
CANELONES
DRES. BOVE, C.;1 CABEZA, A.;2 MARTI, A.3
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE CIENCIAS
A pesar de que los fluidos están presentes en cualquier actividad
cotidiana que realicemos, generalmente no ocupan un lugar importante
en nuestra Enseñanza. Por este motivo, nos propusimos realizar algunas
experiencias que dieran cuenta de algunos temas que actualmente se
investigan en Física de Fluidos.
Dentro de esta área de la Física, el estudio de Inestabilidades tiene
especial importancia. Los fluidos ofrecen una dicotomía, en donde bajo
ciertas circunstancias el mismo es laminar –constante, estable y regular– y fácilmente predecible. Bajo otras es turbulento –inconstante,
inestable e irregular– y difícil de predecir.
Supongamos que tenemos un sistema en cierto estado bien definido.
Entendemos por inestabilidad a la situación en la cual el sistema se
aparta del estado inicial al perturbarlo por algún mecanismo externo.
Estas inestabilidades conducen a bifurcaciones, esto es, un cambio
estructural en el comportamiento del flujo cuando se varían progresivamente uno o más parámetros.
En nuestro trabajo estudiamos dos inestabilidades bien conocidas.
La primera es el experimento de Taylor-Couette o inestabilidad centrífuga. Cabe señalar que nuestro estudio se centró en el análisis cualitativo
de la misma, utilizando un montaje sencillo. Esta experiencia tiene la
cualidad de reproducir muchos regímenes interesantes de flujo que son
enteramente diferentes y sin embargo obedecen a un conjunto simple de
ecuaciones.
La segunda también parte de un dispositivo sencillo: un cilindro con
tapa giratoria. En este caso el fenómeno que estudiamos es el rompimiento del vórtice que se forma inicialmente a medida que aumentamos
la velocidad de giro de la tapa. Este fenómeno a pesar de ser muy sencillo
es el mismo que se produce en muchos dispositivos ingenieriles (tuberías, maquinarias) incluso en las alas de los aviones. Lo más llamativo
es que no tenemos forma de resolver las ecuaciones, exceptuando el
cálculo numérico, y explicar en forma cualitativa los resultados obtenidos.
1. Prof. Enseñanza Secundaria.
2. Instituto de Física, Facultad de Ingeniería.
3. Instituto de Física, Facultad de Ciencias.
172
Computación cuántica
JORGE RODRÍGUEZ MONTEBLANCO
RIVERA
DR. GONZALO ABAL
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
La naturaleza física de la información es insoslayable. A la tasa
actual, se estima que la miniaturización en la tecnología del silicio
alcanzará la escala atómica cerca del 2020. A esta escala los efectos
cuánticos son relevantes y el soporte físico de la información debe ser
descrito por los principios de la Física Cuántica. Esto, que a primera vista
parece una complicación, puede convertirse en una nueva revolución
informática.
Una de las mayores ventajas que presentarían los dispositivos
cuánticos para el procesamiento de información es su eficiencia, pues la
mecánica cuántica permite procesar información en paralelo en forma
natural, por lo que el número de operaciones elementales para realizar
una tarea dada puede ser sustancialmente menor. Por ejemplo, una
única operación cuántica puede actuar simultáneamente sobre 100
qubits. Para lograr el mismo efecto, una máquina clásica debería actuar
secuencialmente sobre cada uno de 2100 bits. Una propuesta impracticable.
El interés por construir una computadora cuántica operativa fue
estimulado cuando, en 1994, P. Shor presenta un algoritmo1 que permite
factorizar números enteros muy grandes en un número de pasos que
varia como (ln L)3, siendo L número de bits necesarios para representar
el número. Los mejores algoritmos clásicos conocidos requieren un
número de pasos que varía exponencialmente [exp(L)] con el tamaño del
número, lo que hace prácticamente imposible factorizar enteros de más
de 100 cifras, al punto que esta operación es la base del código RSA de
encriptación utilizado en transacciones electrónicas.
Sin embargo, el indeterminismo asociado a las operaciones de medida
en la mecánica cuántica hace difícil transmitir la información a un
observador clásico. Es típico de los algoritmos cuánticos que no siempre
se logra una respuesta a un determinado cálculo. En la decada del 80,
R.P. Feynman fue uno de los pioneros en considerar las posibilidades del
procesar información a nivel cuántico.2 Feynman observó la imposibilidad de simular eficientemente la operación de un computador cuántico
a nivel clásico y esto le sugirió que los poderes de cálculo de una máquina
cuántica serían mucho mayores que los de las máquinas clásicas. La
simulación en una máquina clásica y en particular, la dificultad asocia1. P. Shor, Proc 35th Ann. Symp. on Foundations of Computer Science, Los Alamitos,
CA, IEEE Press, p. 124, (1994).
2. R.P. Feynman, Int. J. Theo. Phys, 21, 467 (1982).
173
da a obtener la información al final del cálculo cuántico, se observa
claramente en la simulación (ineficiente) de una máquina de Feynman
en un ordenador clásico.
Búsqueda de cometas y asteroides
PABLO TRAVIESO
MONTEVIDEO
DR. GONZALO TANCREDI
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE CIENCIAS
En la primera etapa, el trabajo consistió en coordinar actividades de
búsqueda, reconocimiento y clasificación de objetos en base a las
investigaciones realizadas por el proyecto B.U.S.C.A. (Búsqueda Uruguaya de Supernovas, Cometas y Asteroides), cuyo objetivo central es el
descubrimiento y seguimiento observacional de objetos cercanos a la
tierra que puedan representar en el futuro un riesgo a la misma.
En base a este trabajo de investigación se elaboró una actividad que
podrá implementarse en Institutos de Educación Secundaria de nuestro
país. La misma consiste en obtener imágenes proporcionadas por el
Observatorio Astronómico Los Molinos y utilizando el programa ASCAT
(Asteroid Catcher B-612), se pueda proceder a la identificación y
determinación de las posiciones de diferentes objetos comprendidos en
dichas imágenes.
En una segunda etapa a partir de imágenes de los satélites galileanos
de Júpiter, también proporcionadas por el Observatorio Astronómico
Los Molinos, se determinó el período de rotación y la distancia al planeta.
Con estos valores se aplicó la tercera Ley de Kepler para determinar
la masa del planeta. Con la medición del radio de Júpiter se pudo estimar
la densidad del planeta.
174
Química
Síntesis de derivados de N-óxido de indazol como
potenciales fármacos antichagásicos
GUILLERMO APOTHELOZ
MONTEVIDEO
DRA. MERCEDES GONZÁLEZ
FACULTAD DE QUÍMICA
La tripanosomiasis americana o enfermedad de Chagas es una
infección parasitaria histídica y hemática producida por el protozoario
flagelado Trypanosoma cruzi. Los vectores de esta enfermedad son varias
especies de insectos triatomineos hematófagos tales como la Triatoma
infectans (vinchuca) y la infestación se realiza a través de sus eyecciones
contaminadas. En la fase crónica de la enfermedad, los pacientes son
afectados por lesiones cardíacas y alteraciones del tracto digestivo, que
pueden llevarlos a la muerte.
La quimioterapia de la enfermedad está limitada principalmente a los
fármacos Nifurtimox y Benznidazol.
En la búsqueda de potenciales fármacos antichagásicos, se plantea
el estudio de los sistemas N-óxido de indazol, que presentan el agrupamiento N-óxido.
El rol del grupo N-óxido como “atrapador” de electrones en el medio
biológico ha sido evidenciado por estudios electroquímicos y
espectroscópicos, generando al reducirse especies radicalarias citotóxicas.
La síntesis de los derivados de N1-óxido de indazol se lleva a cabo en
dos etapas.
Etapa 1: se hace reaccionar o-nitrobenzaldehído con aminas primarias tanto aromáticas como alifáticas y cianuro de potasio utilizando
ácido acético como disolvente.
En dicho procedimiento se utilizaron tres aminas primarias, dos
aromáticas (p-iodoanilina y p-nitroanilina) y una alifática (2cloroetilamina), obteniéndose las alfa-cianoaminas correspondientes
con rendimientos moderados.
Etapa 2: la posterior ciclación de las alfa-cianoaminas en trietilamina
conduce a la obtención de los derivados 3-cianoindazol- N1-óxido N2
sustituido con rendimientos de buenos a moderados.
Los productos se purificaron por recristalización de etanol.
Los productos obtenidos se identificaron por espectroscopía de
resonancia magnética nuclear (RMN).
175
Predicción de las especies químicas
presentes en muestras ambientales
LILIANA BENÍTEZ
MALDONADO
DRA. JULIA TORRES
FACULTAD DE QUÍMICA
En este trabajo se analiza la formación de iones complejos de Cd (II)
en presencia de dos ligandos, ácido nitrilotriacético (NTA) y ácido cítrico
(CIT), a nivel ambiental.
Las constantes de equilibrio de formación de complejos de Cd con NTA
y CIT se determinaron mediante potenciometría.
Los iones de metales pesados que originan mayor preocupación con
relación al agua son los cationes de cadmio, plomo y mercurio. Estos
metales son tóxicos aun en cantidades reducidas y constituyen la fuente
principal de contaminación de toda la biosfera.
La industria metalúrgica y en particular la de las técnicas de
galvanizado, elimina al ambiente residuos entre los que se encuentra el
metal cadmio. El cadmio se utiliza en ciertas soldaduras, la fabricación
de pinturas y también es un componente de las baterías de níquelcadmio.
Defensas químicas de San Antonios
EMILIA FIGUEROA
MONTEVIDEO
DR. ANDRÉS GONZÁLEZ
CÁTEDRA DE FARMACOGNOSIA Y PRODUCTOS NATURALES
FACULTAD DE QUÍMICA
Conocer y comprender los mecanismos de comunicación en los
insectos ha permitido explotar nuevas posibilidades de control de
plagas.
Las ventajas de su uso son muchas: no son contaminantes para el
hombre ni el medio ambiente, no son agentes letales, son específicos y
se utilizan en pequeñas cantidades.
El control de plagas, basado en el uso de insecticidas sintéticos, ha
generado una áspera controversia entre sus ventajas: el exterminio de
plagas, gran eficacia y bajo costo, y los inconvenientes, que acarrea
impacto desfavorable sobre organismos útiles y medio ambiente. Por ello
el estudio para el desarrollo de nuevos insecticidas es muy importante.
El avance científico y tecnológico de las últimas décadas ha facilitado
la implementación de métodos diversos de utilización de enemigos
naturales adaptados a distintas situaciones. La tendencia actual es
176
desarrollar sistemas productivos con baja o nula carga de productos
tóxicos, con el objetivo de rescatar la calidad de vida y la defensa del
ambiente.
Objetivo de trabajo macro:
Identificar desde el punto de vista químico los alcaloides presentes en
las defensas químicas de Artrópodos. Plantear su síntesis estudiando,
por ejemplo, si su obtención depende de su alimentación o no, y cuáles
son los procesos y reacciones químicas a través de las cuales los
Artrópodos logran obtenerla como producto para su defensa, así como
el estudio de las feromonas de plagas.
También en otra línea de investigación mediata estudiarlo como
posible recurso para utilizarlos en plantaciones como insecticida de
Control Biológico Aplicado.
Dentro de ese marco nuestro trabajo fue realizar un pequeño aporte,
aislar e identificar uno de los alcaloides presentes en las defensas
químicas (hemolinfa) de Eriopis connexa (Germar).
En Uruguay esta especie fue introducida en 1919 desde Francia.
Hay que destacar que han sido una fuente importante de alcaloides
novedosos, en los que se han encontrado estructuras diferentes y se han
podido identificar una variedad de ellos (Fig.2). También hay información
sobre sus propiedades repelentes y tóxicas, así como sobre su biosíntesis.
Objetivo de la pasantía:
Vivenciar la metodología de investigación en una línea de trabajo
directamente relacionada con los productos naturales, ecología y cuidado del medio ambiente.
Vivenciar cómo se “descubre” la química de esas sustancias, su
fórmula global y estereoquímica.
Analizar los temas del programa de 2o. ciclo con respecto a los
conocimientos básicos requeridos para el estudio terciario.
Su difusión a nivel de otros docentes y a nivel de aula.
La metodología empleada fue un proceso que incluyó: disolución,
separación de fases, evaporación a vacío, cromatografía y revelado, hasta
obtener la sustancia a identificar lo más pura posible. Posteriormente
análisis para poder deducir la fórmula del alcaloide encontrado. Se
prepara un vial para correr en el GC (cromatografía de gases) se corre
también en GCMS (cromatografía de gases acoplada a espectrómetro de
masas), se preparó una muestra para realizar una Resonancia Magnética (NMR) y un IR.
177
Síntesis y caracterización
de compuestos de paladio con tiosemicarbazonas
GRISELDA FIRPO LARRAZÁBAL
RIVERA
DRA. DINORAH GAMBINO
CÁTEDRA DE QUÍMICA INORGÁNICA
FACULTAD DE QUÍMICA
El trabajo realizado se enmarca en el área de la Química Bioinorgánica
en una investigación para el desarrollo de nuevos compuestos metálicos
con potencialidad terapéutica.
Se realizó la Síntesis, caracterización estructural y estudios de
solubilidad y estabilidad de compuestos de coordinación de Pd con
tiosemicarbazonas bioactivas.
La experiencia fue muy positiva en varios aspectos. En lo procedimental,
el manejo de instrumental de laboratorio; en lo epistemológico, el
conocimiento de la manera en que se crea el conocimiento científico. Se
trata de una vivencia muy valiosa que lleva a la reflexión sobre nuestra
práctica docente para quienes trabajamos diariamente enseñando ciencias.
Mecanismos de fijación de nitrógeno en plantas
MELODY GARCÍA
MONTEVIDEO
DRA. ELENA FABIANO
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA
IIBCE
Introducción:
El Laboratorio de Ecología Microbiana destina sus investigaciones al
estudio de microorganismos que promueven el crecimiento de las
plantas, analizando los sistemas de transporte de hierro presentes en las
bacterias promotoras del crecimiento vegetal como son Sinorhizobium
meliloti y Herbaspirillum seropedicae.
Actividades desarrolladas:
1. BIOTECNOLOGÍA:
a. Inoculación de semillas de alfalfa.
Objetivos:
a. Evaluar si la disponibilidad de hierro y manganeso afectan la simbiosis de S-meliloti.
178
b. Evaluar si las mutaciones en los genes Fur- e Irr- afectan la simbiosis
de S-meliloti-alfalfa.
Las bacterias denominadas rizobios pueden fijar el nitrógeno atmosférico, invadiendo las raíces y formando nódulos radiculares constituyendo una asociación benéfica (simbiosis). Con cepas de estas bacterias,
se inoculan semillas de alfalfa sembradas en tubos, observando la
aparición de nódulos radiculares a partir de la tercera semana.
Preparación y evaluación de un potencial radiofármaco
de 99mTc para diagnóstico de hipoxia
basado en complejos Tc (I) carbonilos
ANA LABASTE
CANELONES
DRA. ANA REY
CÁTEDRA DE RADIOQUÍMICA
FACULTAD DE QUÍMICA
La Medicina Nuclear es la técnica diagnóstica basada en el perfil de
distribución de compuestos radiactivos, los radiofármacos. Presenta la
ventaja, frente a otras modalidades de diagnóstico, de proveer información sobre la funcionalidad de los órganos. El 99mTc es el radionucleido
más utilizado. Es un metal de transición capaz de ser combinado con
diferentes moléculas formando compuestos de coordinación.
Este trabajo está enfocado al desarrollo de un potencial radiofármaco
para la detección de hipoxia, de gran interés, porque ocurre en condiciones patológicas que disminuyen la vascularización de la zona afectada.
Para ello se utilizó el ligando que contiene el grupo nitro como farmacóforo
biorreductible y grupos imidazoles que permiten la unión del 99mTc a
través de la formación de un complejo Tc (I)(CO)3.
Se preparó el precursor Tc(I)(CO)3(H2O)3 por 2 métodos, utilizando CO(g)
o kits comerciales. Se realizaron controles por HPLC y se estudiaron
sistemas cromatográficos alternativos, comprobándose su viabilidad
para discriminar las impurezas radioquímicas. Posteriormente se realizó
la sustitución del ligando, estudiándose las especies obtenidas, su
estabilidad, carga y biodistribución en ratones normales.
La sustitución se produjo con un alto rendimiento (>90%). El análisis
cromatográfico reveló 2 picos principales de Tr=17 y 18 minutos, que
constituyeron el 95,7% de la actividad total. Dicho perfil se mantuvo
incambiado durante 3,5 horas. El estudio electroforético, (30’ y 45’)
mostró carga positiva. Los estudios de biodistribución (30’) destacaron
captación relativamente alta en sangre (6%), hígado (35%), riñón (15%)
y eliminación similar vía urinaria y hepatobiliar.
179
Estos resultados permiten concluir que la marcación se realizó con
éxito, debiéndose continuar los estudios de estructura y biológicos para
confirmar la potencialidad del radiofármaco destinado a hipoxia.
Agradecimientos: UNESCO, Pedeciba-Química, Ana Rey, Laura
Fornaro, Eduardo Savio, Cristina Ures, Mariella Terán, Elsa León, Javier
Giglio, Victoria Trindade, Edgardo Saucedo, Andrés Cuña.
Síntesis y estudio de una muestra
cerámica superconductora de alta temperatura crítica
ROSARIO RODRÍGUEZ
CANELONES
·
·
·
DR. ALVARO MOMBRÚ
LABORATORIO DE CRISTALOGRAFÍA
FACULTAD DE QUÍMICA
Durante esta pasantía se trabajó en la síntesis del compuesto
YBa-Cu-O por el método cerámico y su posterior oxigenación para
obtener YBa-Cu-O7 (YBCO).
El seguimiento de la reacción y la caracterización de los productos
(parciales y final) se realizaron a través de medidas de difracción de
rayos X de las muestras en polvo.
Posteriormente se comprobó la existencia de superconductividad del
compuesto sintetizado. Esta propiedad se determinó a baja temperatura (77 K).
Resumen de actividades desarrolladas durante junio 2004
ANABEL VIDAL
CANELONES
DRA. A. GROMPONE
LABORATORIO DE GRASAS Y ACEITES
FACULTAD DE QUÍMICA
I) Actividades realizadas en el Laboratorio que propenden a ampliar
conocimientos en el área de investigación de la pasantía.
En particular detallo:
1. Extracción de lípidos de semillas por técnica de Soxhlet.
2. Extracción de lípidos de alimentos mediante mezcla de solventes.
3. Determinación del Índice de acidez de un aceite.
4. Refinación de un aceite.
5. Determinación de Punto de fusión de diferentes muestras lipídicas
en capilar abierto y cerrado.
180
6. Preparación de ésteres metílicos para la determinación de la
composición en ácidos grasos de una muestra.
7. Análisis cualitativo de las clases lipídicas (TLC).
8. Visualización e interpretación de cromatogramas de gases y
termogramas.
9. Determinación del Indice de saponificación de una muestra lipídica.
(60 horas).
II) Actividades que promueven una actitud de mayor compromiso entre
el rol del docente/investigador de ciencia y el desarrollo socioeconómico del medio.
1. Asistencia a: Clases teóricas del curso de Grasas y Aceites (5 clases
de 1 hora y media).
2. Asistencia a “Curso sobre Detergentes y Jabones“, dictado por la
Dra. María A. Grompone y Dra. Matilde Soubes en el marco de
actividades de apoyo a ONG (4 clases de 1 hora y media).
3. Participación en la optimización del proceso de Obtención de
Biodiesel para ONG “Unión Ibirapitá” (quienes suministraron el
aceite empleado como materia prima) en colaboración con los
estudiantes Andrés Dickson y Aníbal Galán de la Facultad de
Química. (35 horas de laboratorio).
III) Acercamiento a distintas áreas de investigación mediante visita
guiada por la Prof. Grompone al “Polo de Desarrollo Tecnológico”, con
el propósito de ampliar la visión de conjunto del nivel de desarrollo de
la Investigación Científica en el Uruguay aplicada a la resolución de
aspectos emergentes de interés. (3 horas)
IV) Adaptación y puesta a punto de una técnica de producción de
Biodiesel ajustada al tiempo de clase para cursos de 6º año de
Medicina e Ingeniería de los programas vigentes. (10 horas de
laboratorio)
V) Búsqueda de información y utilización de bibliografía acorde con las
actividades desarrolladas (horas no contabilizadas).
181
Reacciones enzimáticas aplicadas a la síntesis de
compuestos orgánicos quirales
LILIANA VOLPI
ARTIGAS
DRA.VALERIA SCHAPIRO
DPTO. DE QUÍMICA ORGÁNICA
FACULTAD DE QUÍMICA
El grupo de investigación de la Cátedra de Química Orgánica trabaja
con una muestra de bacterias mutantes Pseudomonas Putidas F39/D.
A partir del cultivo de las mismas y su posterior contacto con tolueno son
inducidas enzimas dioxigenasas que provocan la dihidroxilación de las
moléculas de Benceno que posee un grupo X.
X: Cl, Br, I, etc.
La combinación de esta biotransformación con la utilización de
lipasas constituye una herramienta sintética valiosa.
A partir de allí obtienen diferentes productos tales como aminoácidos,
terpenos, etc.
En el marco de este proyecto se trabajó intentando proteger uno de
los hidróxilos de un compuesto con un ácido catalizando la reacción con
lipasas (enzimas) y luego se intenta realizar una hidrolisis selectiva de un
diol acetilado, catalizando la reacción con lipasas.
182
Nómina de nuevos investigadores
que participaron de la experiencia, 2005
Biología
Química
Facultad de Ciencias
Facultad de Química
Dra. Estela Castillo
Sección Bioquímica
Dr. Adriana Cousillas
Laboratorio de Toxicología
Dra. Ana Ramón
Sección Bioquímica
Dr. Patrick Moyna
Cátedra de Farmacognosia y
Productos Naturales
Facultad de Medicina
Dra. Karen Ovsejevi
Cátedra de Bioquímica
Dra. Leda Roche
Departamento de Genética
Dra. Carmen Manta
Cátedra de Bioquímica
Dr. Fernando Zinola
Laboratorio de Electroquímica
183
Nómina de profesores que participaron
de la experiencia, 2005
Área Biología
Área Física
Yamil BALDASSARI
Liceo Nº 53
Montevideo
Bruno ANTOGNAZZA
Centro Regional de Profesores
del Sur
Canelones
Nancy BIANCHI
Instituto de Formación Docente
de Mercedes
Soriano
Marcela BALLESTA
Liceo Carlos Vaz Ferreira
Montevideo
Patricia LUNA
Instituto de Formación Docente
Rocha
Nelson BONANSEA
I.D.A.E.
San José de Mayo
Andrea MEDEROS
Liceo Nueva Helvecia
Colonia
Gabriel CARRIQUIRY
Centro Regional de Profesores
del Sur
Canelones
Carmen MENA
Liceo Nº 26
Montevideo
Gloria MACHADO
Salto
Gustavo NAYA
Liceo Nº 1 Sta. Lucía
Canelones
Víctor Hugo PEREIRA
Liceo Nº 1 “Dra. Celia Pomoli”
Rivera
Teresita ROSA
Centro Regional de Profesores
del Este
Maldonado
Luis SALGADO
Liceo Nº 2
Paysandú
Miguel SANTIAGO
Centro Regional de Profesores
Rivera
Manuela SILVEIRA
Liceo Nº 48
Montevideo
José SOUZA
Liceo Nº 2
Artigas
184
Área Química
Marisa ARRIOLA
Liceo Nº 2 Pando
Canelones
Patricia FAGÚNDEZ
Liceo Nº1
Rivera
Leticia KULAS
Liceo Nº 29 “Alicia Goyena”
Montevideo
Analía OTTE
Liceo Nº 2 Pando
Canelones
Sandra MARTÍNEZ
Liceo de Barros Blancos
Canelones
Marisa RODRÍGUEZ
Liceo Nº 57
Montevideo
Andrea MELONI
Liceo Nº 2 A. M. Grompone
Salto
Laura VIANA
Liceo N°1
Tacuarembó
Luis VILLANUEVA
Liceo Nº 2 Las Piedras
Canelones
185
III Encuentro-Taller de pasantes
PEDECIBA-UNESCO
30 de setiembre-1º de octubre de 2005
Resúmenes
Área Biología
Diferenciación en especies
de peces anuales endémicas del Río Uruguay
YAMIL BALDASSARI
LICEO N° 53
MONTEVIDEO
DRA. GRACIELA GARCÍA
GENÉTICA EVOLUTIVA
FACULTAD DE CIENCIAS
El presente trabajo se inicia con el preparado del material para
utilizar en el laboratorio (autoclavado), se continúa con experimentos de
extracción y preparado de ADN de ejemplares procedentes de Argentina.
Luego se realizan experimentos de amplificación in vitro vía PCR de
secuencias de citocromo b mitocondrial, la secuencia que se amplifica
corresponde a un fragmento de aproximadamente 800 pares de bases de
citocromo b mitocondrial. El producto obtenido en la amplificación se
purifica mediante un el uso de un “kit” comercial, se estima la concentración del producto antes de ser enviado a secuenciar. A continuación
las secuencias se editan visualmente en programas computacionales, se
alinean y por último se realizan los análisis filogenéticos.
Investigación de talasemias en el Uruguay
NANCY BIANCHI
INSTITUTO DE FORMACIÓN DOCENTE DE MERCEDES
SORIANO
DRA. LEDA ROCHE
GENÉTICA
FACULTAD DE MEDICINA
El trabajo de investigación realizado durante la pasantía en la
Cátedra de Genética de la Facultad de Medicina por la profesora Nancy
Bianchi teniendo como tutora a la doctora Leda Roche, consistió en
profundizar la investigación llevada a cabo por el Mag. Julio da Luz, en
el marco de su Tesis de Maestría. Esta consistió en la determinación de
la frecuencia de hemoglobinopatías en dos sub-poblaciones afro-uruguayas. Las hemoglobinopatías son las enfermedades hereditarias
monogénicas más frecuentes en el mundo y se clasifican en: a)
hemoglobinopatías estructurales; b) talasemias y c) persistencia hereditaria de hemoglobina fetal.
189
Las talasemias son anomalías genéticas en las cuales mutaciones en
los genes de las globinas alfa o beta generan una disminución o ausencia
de síntesis de las cadenas codificadas por estos genes y por consiguiente
una reducción en el contenido de hemoglobina y un desbalance en la tasa
de cadenas de alfa y beta globinas. En el trabajo del Mag. da Luz se
encontró una frecuencia de 0,292 de portadores de la alfa talasemia 3,7
en la población afro-uruguaya. Esta alfa talasemia se encuentra a
elevadas frecuencia en África y la región del Mediterráneo (España, Italia,
etcétera). Los portadores de esta talasemia presentan anemia microcíticas
e hipocrómicas leves y pueden ser confundidas con déficit de hierro y/
o beta talasemias. Debido a lo expuesto anteriormente estas talasemias
pueden estar subdiagnosticadas, al ser interpretadas como déficit de
hierro y por lo tanto con un tratamiento inadecuado como la administración de hierro en forma oral.
Como la población uruguaya está formada por el aporte de poblaciones de origen caucásico, principalmente de origen mediterráneo (españoles e italianos), de origen africano y amerindias. Como la alfa talasemia
3,7 es frecuente en poblaciones mediterráneas y africanas es importante
determinar la contribución de esta a la generación de anemias microcíticas
e hipocrómicas. Por otra parte en la población mediterránea hay otras
mutaciones generadoras de alfa talasemias como la alfa Med, 20,5 y 4,2,
las cuales también producen estas anemias.
Con la metodología realizada también se buscara la presencia de beta
talasemias.
El trabajo de laboratorio realizado durante la pasantía consistió en:
a) Electroforesis de hemoglobina en acetato de celulosa para descartar
la presencia de beta talasemias por un aumento de la hemoglobina A2
(HbA2) en las muestras de sangre de pacientes con microcitosis e
hipocromía.
b) Extracción de ADN de muestras de sangre de pacientes del Hospital
Maciel con microcitosis e hipocromía.
c) Se realizó el diagnóstico de alfa talasemias deleccionales: alfa Med y
alfa 20.5 por amplificación de los alelos mutantes y normales en un
termociclador utilizando la técnica de Reacción en Cadena de la
Polimerasa (PCR)
Visualización de los productos amplificados por electroforesis en
agarosa al 1% con bromuro de etidio y registro en cámara digital Kodak
DC 120.
190
Caracterización de la mutación ureA1 y estudios
de la expresión del gen silvestre ureA en respuesta
a diferentes fuentes de n2 en Aspergillus nidulans
PATRICIA LUNA
INSTITUTO DE FORMACIÓN DOCENTE
ROCHA
DRA. ANA RAMÓN PACHECO
BIOQUÍMICA
FACULTAD DE CIENCIAS
En el laboratorio de Bioquímica de la Facultad de Ciencias en que
realicé la pasantía, se estudia el moho Aspergillus nidulans, particularmente las permeasas de la urea que actúan a nivel de su membrana.
La propuesta de trabajo que me hizo la doctora Ramón fue la de
caracterizar a la mutación ureA1 y también estudiar la expresión del gen
ureA en diferentes condiciones de fuentes de nitrógeno.
Para realizar este trabajo fue necesario utilizar gran cantidad de
técnicas de biología molecular: amplificación de ADN por la técnica de
PCR, electroforesis en gel de agarosa, extracción de ARN posterior a la
represión/inducción.
Para realizar los trabajos anteriormente mencionados fue necesario
realizar cultivos de diferentes cepas de Aspergillus nidulans y pude
aprender sobre diversos aspectos de su ciclo vital.
En cuanto a los resultados obtenidos, se pudo identificar la mutación
que se estaba buscando y pude apreciar la utilidad de las herramientas
informáticas para establecer las correlaciones correspondientes.
El trabajo de expresión génica, para el que extrajimos ARN proseguirá
con otras investigaciones y tan sólo tenemos datos preliminares.
Para comprender lo que estaba haciendo, tuve que estudiar mucho el
tema en sí y revisar conocimientos hace mucho tiempo estudiados.
Además en muchos casos estuve trabajando por primera vez con
técnicas que conocía sólo en teoría.
191
Proyección de las Tecnologías genéticas en la producción
animal. Diseño para diferenciar las frecuencias alélicas
en producciones bovinas (Holando Uruguayo/Criollo)
ANDREA MEDEROS
LICEO NUEVA HELVECIA
COLONIA
DRA. ALICIA POSTIGLIONI
ANÁLISIS GENÉTICOS
FACULTAD DE VETERINARIA
En nuestro país el principal rubro productivo está dado por la
explotación de las razas bovinas en producción de carne, leche, etcétera.
La localidad donde actualmente se imparte la docencia secundaria
(Departamento de Colonia) se caracteriza por la producción lechera. Hoy,
la producción láctea también está destinada a subproductos como lo es
la industria quesera. La raza Holstein-Friesian (Holando-Uruguayo) es
seleccionada para producción lechera (en litros), introduciéndose a la
industria de derivados lácteos. Ciertas variantes alélicas de las proteínas
lácteas (caseínas) tienen influencia sobre la calidad quesera. Este grupo
de genes (haplotipo) se encuentra ubicado en el cromosoma 6 del
cariotipo bovino (BTA6).
Se demuestra la acción de la selección artificial sobre ciertas variantes de las caseínas. Se estudiaron sus frecuencias alélicas en 2 muestreos
poblacionales bovinos: a) Holando-Uruguayo, seleccionados para producción lechera (tambos) (grupo problema); b) bovinos Criollos sometidos esencialmente a la selección natural (grupo control).
Se experimentaron técnicas que se realizan en el laboratorio: a)
extracción de ADN genómico; b) amplificación en cadena de la polimerasa
(PCR); c) reconocimiento de secuencias nucleotídicas por enzimas de
restricción (RFLP); d) cultivo de linfocitos para confección de cariotipos.
Se realizó extracción de ADN genómico en muestras de bovinos
(machos y hembras) y cultivos linfocitarios para conocer los cromosomas
del bovino.
Se estudió el diseño experimental basado en el cálculo de las
frecuencias alélicas para las variantes (A y B) de la -caseína.
Se compararon las muestras problema, control y otras tomadas al azar
de la población uruguaya, encontrándose diferencias marcadas por el
porcentaje de heterocigotos: a) Holando-uruguayo seleccionado (48%);
b) Holando-uruguayo tomado al azar (37%); c) Criollo uruguayo (50%).
La pasantía me permitió introducirme en la metodología científica y
ver la incidencia de las nuevas tecnologías genéticas en la producción
local y nacional, integrando conocimientos básicos a la realidad socioproductiva a los efectos de trasmitirlo al aula.
192
La información sensorial y el ciclo sueño vigilia
CARMEN MENA
LICEO N° 26
MONTEVIDEO
DRA. MARISA PEDEMONTE
NEUROFISIOLOGÍA
FACULTAD DE MEDICINA
El tema central de investigación del Laboratorio es el ciclo sueño
vigilia y su relación con la información sensorial.
Los animales superiores muestran variaciones cíclicas en muchas de
sus funciones. Existen ciclos de diferente duración, el del sueño y vigilia
es uno de los ritmos circadianos más evidentes.
El sueño a su vez, está constituido por dos estados, sueño lento y
sueño paradójico, enmarcados en lo que constituye un ritmo circadiano
intrínseco.
La información sensorial y el ciclo sueño vigilia presentan una
relación funcional recíproca.
La entrada sensorial o su privación alteran dicho ciclo.
La falta de entrada sensorial auditiva por destrucción de las cócleas
determina alteraciones del ciclo. Esto es un aumento total del sueño a
expensas del sueño paradójico.
Estos antecedentes apoyan la hipótesis de que la privación de entrada
olfatoria produciría cambios en el ciclo sueño vigilia.
Se utilizan como animales de experimentación cobayos machos
adultos.
Mediante cirugía se implantan electrodos en distintas zonas, fijados
con acrílico dental. Estos electrodos se unen a un conector para poder
realizar los registros correspondientes.
Los cobayos son sometidos a períodos de luz y oscuridad de 12 horas
de duración a 24 °C.
Se realizan registros controles, y posteriormente se lesionan los
receptores olfatorios. Esto determina la pérdida del sentido del olfato, lo
que se denomina anosmia.
Los registros se realizan periódicamente, son analizados y clasificados.
Los resultados obtenidos se comparan con aquellos de animales
normales.
Durante la pasantía los registros observados se corresponden con la
hipótesis. En animales anósmicos se observa una disminución del
tiempo total y sueño IV, con un aumento total del sueño de ondas lentas.
La información sensorial que llega al cerebro nos permite mantenernos en contacto con el mundo exterior.
Este contacto lo mantenemos también, durante el sueño a través de
los diferentes sistemas sensoriales, como lo son por ejemplo el auditivo
y el olfatorio.
193
Dada las diferencias obtenidas en animales sordos y en animales
anósmicos se puede concluir que las distintas entradas sensoriales
actuarían de modo particular en cada caso, modificando el ciclo sueño
vigilia.
El póster contiene fotos e imágenes de los registros.
Contribución a la caracterización
de un gen con Homeobox del parásito M. corti
GUSTAVO NAYA
LICEO Nº 1 STA. LUCÍA
CANELONES
DRA. ESTELA CASTILLO
BIOQUÍMICA
FACULTAD DE CIENCIAS
El filo Platelmintos, presenta especies que desarrollan dos formas de
vida: libre y parásita.
Los Cestodos y Tremátodos, son Platelmintos, que se caracterizan por
ser parásitos, tanto de animales como del hombre (zoonosis), de importante prevalencia e incidencia a nivel nacional y mundial.
Echinococcus granulosus –agente causal de hidatidosis-echinococosis–
representa el ejemplo de Cestodo, Cilofilideo, más conocido. Caracterizado por un complejo ciclo evolutivo y su difícil manejo para experimentación, en el laboratorio. Como consecuencia, se ha recurrido al
Mesocestoides corti (Smyth, 1990), un modelo de Cestodo, Ciclofilideo,
parásito, que ha diferencia de E. granulosus, resulta apto –por su
adaptabilidad al cultivo “in vitro”–, para investigar la expresión de genes
durante su desarrollo, a los efectos de obtener información sobre la
biología de los Cestodos y elaborar estrategias de lucha contra los
parásitos.
Tanto en invertebrados (Platelmintos) como en vertebrados, se encuentran y expresan de manera similar, un grupo de genes, conocidos
como genes con Homeobox. Tienen como característica común, la
presencia de una secuencia nucleotídica de 180 pb, que codifica para un
dominio proteico de 60 aa –dominio homeótico–, involucrados en el
diseño corporal o hasta el destino celular en animales superiores. En
particular los llamados Hox –uno de ellos, objeto de nuestro estudio (H7)–
se vinculan a patrones de expresión espaciales y temporales de los genes,
encargados de la regionalización del cuerpo, determinar la posición de
cada órgano y su sistema, así como la polaridad embrionaria, o sea, la
determinación de ejes: antero-posterior, dorso-ventral, derecha-izquierda.
En el marco del estudio del desarrollo del segundo estadio larvario
(tetratiridio) de M. corti, el presente trabajo se centró, en una primera
194
etapa, en la amplificación por PCR y purificación, a partir de ADNc, de
un gen Hox (H7), obtenido previamente por RT, su posterior clonación y
finalmente su aislamiento y caracterización o secuenciación.
Eventualmente queda abierta la posibilidad futura de conocer su
expresión, en el proceso de desarrollo del M. corti.
El otolito nos cuenta el tiempo de vida de los peces
TERESITA ROSA
CENTRO REGIONAL DE PROFESORES DEL ESTE
MALDONADO
DR. WALTER NORBIS
ECOLOGÍA
FACULTAD DE CIENCIAS
Objetivo: conocer el crecimiento de la corvina blanca (Micropogonias
furnieri) en base al conteo de los anillos de crecimiento en sus otolitos.
La corvina blanca (Micropogonias furnieri) es un teleósteo de la familia
Scianidae, se distribuye desde la costa de Venezuela hasta Bahía Blanca
(Argentina).
En el Río de la Plata así como en las aguas costeras oceánicas de
jurisdicción exclusiva uruguaya, en la zona común de pesca argentinouruguaya el recurso está compuesto por lo menos por dos poblaciones
diferentes: la población “platense” y la población “riograndense”. De
éstas, la más importante para la flota uruguaya es la población “platense”
que tiene una importante área de desove y zona de cría en la costa
uruguaya del Río de la Plata. Su pesquería ocupa el segundo lugar en los
desembarques uruguayos y es el principal recurso capturado mediante
arrastre costero.
La corvina blanca es una especie nectobentónica, que exhibe un
comportamiento de mersal sin migraciones verticales (Isaac, 1988;
Vazzola,1991). Forma grandes cardúmenes cerca del fondo a profundidades de hasta 40 m, principalmente en los fondos arenosos y fangosos.
El estudio de la edad y crecimiento en los peces es importante pues
permite conocer la edad a la que se reproducen por primera vez y la edad
a la que podrían ser capturados.
La edad del pez puede determinarse por diferentes métodos, en este
caso se optó por un método anatómico, por enumeración de marcas de
crecimiento formadas en los otolitos.
El otolito es una estructura calcárea formada por carbonato de calcio
y otolina (proteína), que se encuentra en el órgano auditivo del pez.
Existen tres en cada órgano auditivo y para este trabajo se tomó el
“Sagitta” que es el más grande y es utilizado también con fines taxonómicos.
195
Es relevante destacar que los otolitos no sufren descalcificación.
En este trabajo se tomaron otolitos secos del proyecto Eco Plata,
seleccionando éstos en base a la talla de los individuos, intervalos de 4
cm (2 representantes de cada uno), un total de 28 otolitos.
Se procedió a fijar en resina, bajo campana, (24 horas de sacado) y
luego acortar láminas finas de 0,3 mm, para poder observar en lupa
binocular realizando el conteo de marcas de crecimiento.
Los anillos (marcas) de crecimiento opacos y translúcidos, se visualizan
y en el caso de la corvina blanca, los opacos corresponden a un año de
vida. Se procede por conteo a determinar la edad de los individuos
seleccionados.
Se realiza el análisis estadístico (Excel) de los datos, determinando la
relación entre variables, con un nivel de confiabilidad del 95%. Esta
relación nos muestra cómo es el crecimiento de la especie.
Se trabajó también con los datos del proyecto Eco Plata relacionando
peso, espesor, largo y ancho de los otolitos con la talla del pez.
Finalmente se concluye que la determinación de la edad en base a la
lectura del crecimiento de otolitos es un método confiable que permite
generar un modelo matemático que relaciona talla y edad brindando
información útil para realizar un adecuado manejo del recurso.
Arácnidos: diversidad, distribución y filogenia
MIGUEL SANTIAGO
CENTRO REGIONAL DE PROFESORES
RIVERA
DR. MIGUEL SIMÓ
ENTOMOLOGÍA
FACULTAD DE CIENCIAS
Durante la pasantía se realizaron actividades de estudio teóricas y
prácticas sobre la Clase Arachnida, basadas, principalmente en la
amplia diversidad que ésta presenta.
Entre las actividades realizadas se citan:
La utilización de claves para identificar los Órdenes de arácnidos, así
como las principales familias del Orden Araneae y las especies del Orden
Scorpiones de nuestro país.
La participación en el ciclo de seminarios sobre arácnidos, realizados
en el Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable.
La realización de trabajos de campo en el Departamento de Rivera
(Parque Gran Bretaña) donde se recolectaron ejemplares de diversos
órdenes para su posterior identificación.
La visita a la colección aracnológica de la Facultad de Ciencias, al
microscopio electrónico de barrido y de transmisión.
196
La elaboración de propuestas didácticas que podrán ser aplicadas en
la formación de nuevos profesores de biología o en contenidos
programáticos de biología de enseñanza secundaria.
Lecturas de trabajos científicos publicados por especialistas de
nuestro medio.
La familiarización con el empleo de técnicas de conservación de
arácnidos y del uso de instrumental científico para su estudio (microscopio estereoscópico y cámara clara).
Métodos microscópicos para el estudio de alteraciones
en el epitelio ciliado de las vías respiratorias
JOSÉ SOUZA
LICEO Nº 2
ARTIGAS
DRA. M. MÓNICA BRAUER
BIOLOGÍA CELULAR
IIBCE
Mi pasantía se llevo cabo en el Laboratorio de Biología Celular del
IIBCE a cargo de la doctora M. Mónica Brauer. El objetivo de la misma
fue por un lado aprender y acercarme a la realidad de la ciencia en
nuestro país, por otro lado quise tratar un tema que luego lo pudiera
transmitir a mis alumnos, a las comunidades educativas donde trabajo.
Mi trabajo está relacionado con el estudio de las alteraciones de las cilias
del epitelio respiratorio de los pacientes crónicos. Para eso se utilizan la
microscopía electrónica de transmisión y barrido. De manera similar a
lo que ocurre con los pacientes respiratorios, los fumadores presentan
alteraciones filiares, que no son congénitas sino adquiridas. Mi estudio
se centro en los métodos microscópicos para el estudio de las alteraciones del epitelio ciliado de las vías respiratorias, haciendo énfasis en los
efectos del tabaco sobre las cilias.
La doctora M. Mónica Brauer planificó un plan de trabajo que
consistió en:
Primera semana:
Visita a Bioterio. Disección de tejidos de rata, los cuales pasaron por
un proceso de fijación e inclusión. Se hizo la extracción de la tráquea y
luego se observó en una lupa binocular, para extraer tejidos que no
interesaban en el estudio. Los fragmentos a estudiar se procesaron de
acuerdo con técnicas convencionales de preparación de materiales para
su estudio por microscopía electrónica de transmisión.
Esto incluyó:
1. Lavado en tampón fosfato.
2. Posfijación en tetróxido de osmio.
197
3- Nuevamente lavado en tampón fosfato.
4- Deshidratación en alcoholes de graduación creciente.
5- Inclusión resina epoxi. Luego de pasajes por resina pura, los tejidos
fueron incluidos en resina fresca y en bloques individuales debidamente identificados. Los bloques fueron polimerizados por 24 horas
a 60ºC.
En esta semana la doctora M. Mónica Brauer me orientó en la
búsqueda de materiales en internet, también me brindo bibliografía
adecuada, así como ayuda en la traducción de la mayoría de los textos
que estaban en inglés y el docente tenía poco dominio del idioma.
Segunda semana:
Una vez obtenidos los bloques de araldita con los fragmentos de
tráquea, realizamos los cortes en el Ultramicrótomo. En una primera
etapa se realizaron cortes semifinos, los cuales los pude montar en
portaobjetos, teñidos con azul de toluidina. Estos cortes fueron examinados bajo el microscopio de luz con el fin de localizar mi objetivo que era
la superficie epitelial ciliada y se adquirieron imágenes digitales las que
fueron incluidas en el póster. Este procedimiento se repitió varias veces.
Las áreas epiteliales seleccionadas fueron talladas bajo la lupa del
ultramicrótomo y se realizaron cortes ultrafinos los cuales fueron
montados en grillas de cobre, utilizando como soporte un film de
Formvar. Los cortes ultrafinos fueron contrastados con acetato de
Uranilo (16 horas a T ambiente y al resguardo de la luz), seguido de
citrato de plomo en atmósfera de sodio.
Tercera semana:
Observación en el microscopio electrónico de transmisión. Las imágenes de cilias y otros componentes celulares de mi interés fueron
fotografiadas en placas Kodak.
Luego se trabajó en el cuarto fotográfico donde realicé el revelado de
los negativos las copias fotográficas. Las mismas fueron capturadas en
un scánner y las imágenes digitales incluidas en el póster. Con esto pude
observar la estructura de las cilias normales. La doctora me proporcionó
fotos donde se observaban cilias alteradas de pacientes con enfermedades respiratorias. Muchas de ellas fueron realizadas por el microscopio
electrónico de barrido: también coordinamos con la Facultad de Ciencias
con el fin de conocer y aprender los métodos de preparación y estudio con
este tipo de microscopio.
Cuarta semana:
Entré en contacto con la Comisión Honoraria de Lucha Contra el
Cáncer, para conseguir bibliografía. Realicé visitas a otros investigadores por ejemplo Inv. Cecilia Scorsa que realiza un estudio de comportamientos en ratas. Dentro del Instituto tuve la posibilidad de participar
198
de muchos seminarios y una mesa redonda, los cuales contribuyeron
muchísimo en mi formación. Se realizó un esbozo del futuro póster.
La pasantía me permitió ver cómo se trabaja en un laboratorio, qué
dificultades enfrentan nuestros investigadores y todo lo que le aporta la
ciencia a nuestra gente.
También mi introdujo en aspectos generales del métodos científico así
como la planificación de experimentos, su realización y la evaluación de
resultados.
Debo destacar el excelente clima de trabajo lo que posibilita resultados muy positivos.
Finalmente estoy agradecido a PEDECIBA-UNESCO por esta experiencia increíble que me permitió enriquecer mi formación como docente y
establecer un contacto muy importante entre el Laboratorio de Biología
Celular a cargo de la doctora M. Mónica Brauer y a través de ella con el
Instituto.
199
Área Física
Taller de Opto-Acústica
BRUNO ANTOGNAZZA
CENTRO REGIONAL DE PROFESORES DEL SUR
CANELONES
DR. ISMAEL NÚÑEZ
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE CIENCIAS
LAB. ULTRASONIDO
El trabajo realizado durante la pasantía consistió en estudiar el
comportamiento de ondas acústicas de ultrasonido en el agua –también
extensible a otros fluidos. El método empleado se asienta en la obtención
de las imágenes que se producen cuando un haz de luz pasa a través del
fluido en el cual se propagan las ondas acústicas. A través del comportamiento de la luz cuando atraviesa un medio cuya densidad está
modificada por estar perturbado por ondas de presión, se obtienen
fotografías que permiten estudiar las características del haz de ultrasonido, interpretarlas, e incluso utilizarlas con fines tecnológicos.
En la primera parte del trabajo se estudió la distribución de la
intensidad de las ondas acústicas emitidas por un transductor de forma
circular –empleados en la tecnología médica– en un recipiente con agua.
El transductor actúa como un parlante de ondas acústicas que, idealmente, debería emitir con cierta uniformidad. Las imágenes obtenidas
fueron consistentes con el modelo teórico, salvo por cierta asimetría. Tal
asimetría podría deberse a defectos en la fabricación, por lo que el
método empleado podría ser un rápido y eficaz procedimiento para el
control de calidad de estos transductores.
En la segunda parte, con el mismo transductor, se trabajó a diferentes
frecuencias para estudiar para qué frecuencias emitía con mayor
potencia. El acotamiento de las frecuencias para las cuales la potencia
era mayor o igual que la potencia máxima permite acotar el ancho de
banda del transductor. En este trabajo se obtuvieron resultados que no
coincidían totalmente con las especificaciones del fabricante.
Finalmente, se estudió el fenómeno de Scattering que se produce
cuando un obstáculo actúa como foco y vuelve a emitir ondas de la
misma frecuencia que las originales. En este trabajo se interpuso un
alambre para que actuara como un foco.
200
Preparación y caracterización de nanopartículas
semiconductoras de Oxido de Zinc
MARCELA BALLESTA
LICEO CARLOS VAZ FERREIRA
MONTEVIDEO
DR. ENRIQUE DALCHIELE
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
LAB. FÍSICA ESTADO SÓLIDO
La nanotecnología es una nueva área de investigación. El uso de
partículas cuyo tamaño es del orden de los nanómetros en aplicaciones
tecnológicas captan gran atención.
Diversas técnicas químicas vienen siendo usadas para preparar una
amplia variedad de partículas en régimen de nanoescala, como por
ejemplo: * síntesis sol-gel, * precipitación química y * síntesis coloidal
(usada por nosotros).
El ZnO es un material semiconductor caracterizado, en su estado
macro por un ancho de banda prohibida de 3,4eV. Las propiedades
ópticas de este material se pueden estudiar a partir de la fotoluminiscencia
y la absorbancia entre otros. Presenta fotoluminiscencia en el espectro
visible (en 500 nm aprox.) atribuida principalmente a impurezas superficiales o defectos, en particular vacancias de oxígeno y en el UV (380 nm
aprox.) relacionada con la recombinación de excitones confinados.
Comparado con otros materiales de amplia banda prohibida, el ZnO
tiene una gran energía vinculada al excitón ( 60 meV) lo que
resulta en una más eficiente emisión excitónica a temperatura ambiente.
Las nanopartículas de éste semiconductor presentan propiedades
ópticas superiores que los cristales en macro debido al efecto del
confinamiento cuántico.
El ZnO resulta atractivo por su aplicación a diodos emisores de UV,
films de alto poder electrónico, transductores piezoeléctricos, sensores
de gas y células solares entre otros. Las nanopartículas semiconductoras
de ZnO absorben longitudes de onda más cortas que las partículas del
material macro. Esto es especialmente usado en la industria cosmética.
Preparación:
A una solución inicial de agua en 2-isopropanol se le incorpora una
solución de ZnAc en 2-isopropanol, dando lugar a la solución final.
Caracterización de nanopartículas de ZnO:
Experimentos realizados:
1. Fotoluminiscencia.
2. Absorbancia.
3. Microfotografías.
4. Fotografías digitales macro de la fotoluminiscencia.
201
Resultados:
•
•
•
A partir de las fotoluminiscencias de las distintas muestras vemos un
corrimiento en los máximos de emisión (aumenta ), lo que
implica una variación en las energías del salto y por lo tanto un
corrimiento de las bandas conducción-valencia, lo que indica un
aumento del tamaño de las nanopartículas.
Las curvas de absorbancia muestran también un corrimiento en la
longitud de onda (hacia el espectro visible) y en consecuencia un
cambio en el tamaño de las nanopartículas acorde, aumento.
Las microfotografías obtenidas en el TEM de las tres muestras, por un
lado nos permiten visualizar las nanopartículas y por otro “medir” los
radios de las partículas (supuestas esféricas), encontrándose correctamente relacionados los tamaños según la antigüedad de las mismas:
15 minutos 6.3 nm
75 minutos 7.9 nm
120 minutos 8.1 nm
“Annus Mirabilis” (1905)
NELSON BONANSEA
I.D.A.E.
SAN JOSÉ DE MAYO
DR. JORGE GRIEGO
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE CIENCIAS
GRUPO TEORÍA DE CAMPOS
El siglo XX estuvo signado por dos revoluciones significativas en
nuestra imagen física del mundo. La primera implicó un cambio fundamental en nuestras ideas de espacio y tiempo, conformando lo que hoy
conocemos como espacio-tiempo. La segunda nos dio una visión diferente sobre la forma de entender la naturaleza de la materia y la radiación.
El término de “relatividad” describe la primera de estas revoluciones,
en tanto que la “teoría cuántica” identifica a la segunda.
Estas revoluciones no fueron únicas en el campo de la física ya que
estuvieron precedidas por otras tres, a saber:
Antigua Grecia: Noción de geometría euclideana y comprensión de los
cuerpos rígidos y las configuraciones estáticas.
Siglo XVII: Galileo y Newton nos ayudaron a comprender los movimientos de los cuerpos.
Siglo XIX: Faraday y Maxwell proponen el concepto de campos
continuos que llenan el espacio (campo electromagnético).
Es así que en 1905, Albert Einstein coloca la piedra fundamental de
202
estas dos revoluciones llevadas adelante en el siglo XX. Comienza a
construir, apoyado en la noción de Minkowski sobre un espacio-tiempo
tetradimensional, su teoría de la relatividad general.
Fotosensores
GABRIEL CARRIQUIRY
CENTRO REGIONAL DE PROFESORES DEL SUR
CANELONES
DR. RICARDO MAROTTI
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
LAB. FÍSICA ESTADO SÓLIDO
Estudio del comportamiento de fotodetectores de Silicio frente a la luz
ambiente y su posible “linealización”.
- Respuesta frente a la luz ambiente, comportamiento con resistencias
en serie y con potencial de polarización.
- Estudio de fotodectores de bajo costo y su posible aplicación a
prácticas de laboratorio de Secundaria de bajo costo.
- Uso de Leds con fotosensores. ¿Emisores como receptores?
- Uso de transistores comerciales como fotosensores y optimización de
su respuesta.
Física nuclear
GLORIA MACHADO
SALTO
PROF. LIC. H. D. DANIEL MARTA
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
GRUPO FÍSICA NUCLEAR
Durante la pasantía realizada en el Instituto de Física de la Facultad
de Ingeniería desde el día 4 de julio hasta el 29 del mismo mes con el
Director de ese instituto se tuvieron como objetivos:
Profundizar y comprender conceptos de Física Nuclear en temas
específicos como:
1. el decaimiento de las partículas alfas,
2. el estudio de reacciones nucleares específicamente la sección eficaz
desde el punto de vista clásico y desde el punto de vista mecánico
cuántico,
203
3. el estudio de solución a la ecuación de Schodringer dependiente del
tiempo mediante la utilización de un modelo computacional.
Adquirir herramientas analíticas para la solución de algunos problemas de física nuclear que involucren la física nuclear a un nivel medio
de complejidad.
Observar la metodología de trabajo en la investigación física nuclear
así como participar en el desarrollo de actividades y teorías de los
trabajos realizados por el grupo de física nuclear de la Facultad de
Ingeniería.
Con respecto al estudio del decaimiento de las partículas alfas: la
partícula alfa existente en el núcleo confinada a un potencial nuclear
incide en una barrera de potencial formada por las fuerzas coulombianas
y las fuerzas nucleares.
La amplitud de la onda incidente tiene una pequeña probabilidad de
atravesar la barrera de potencial por el efecto túnel.
Se realizó la solución de la ecuación de Schodringer para un pozo de
potencial y una barrera de potencial. Se desarrolló un programa de
computación para hallar las energías ligadas para un pozo cuadrado.
Se estudió la Dispersión o Scattering elástica - sección eficaz desde
el punto de vista clásico.
La probabilidad de que ocurra una reacción nuclear es conveniente
expresarla en términos de sección eficaz.
La interacción en la reacción tiene lugar con un núcleo blanco
individual, es independiente de otro; se refiere generalmente a la
probabilidad que un haz de partículas choque con un blanco. Puede
ocurrir: a. que la partícula se encuentre muy lejos del blanco y no ocurra
la interacción por lo tanto las partículas siguen una trayectoria rectilínea;
b. que la partícula pase cerca del blanco y se desvió, se estudió y dedujo
la sección eficaz de Rutherford. Se desarrolló un programa computacional
para calcular la distribución angular en la colisión de dos núcleos.
Se estudió la reflexión y transmisión de un fenómeno en una
dimensión por la mecánica cuántica. Se describe física y matemáticamente la evolución en el tiempo de un sistema físico (un paquete de ondas
Gaussiano). El fenómeno de diversión mecánico-cuántico en una dimensión es descrito dependiendo del tiempo en la ecuación de Schodringer.
Se formula el problema para localizar un paquete de ondas moviéndose
en una barrera de potencial o un pozo de potencial en donde el paquete
es transmitido o reflejado. Utilizando un programa de computación para
calcular numéricamente y obtener graficas para diferentes valores de
potencial.
204
Grupo Teoría de Campos. Computación aplicada
a la resolución de problemas en ciencias naturales
VICTOR HUGO PEREIRA
LICEO Nº 1 “DRA. CELIA POMOLI”
RIVERA
DR. HUGO FORT
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE CIENCIAS
En la actualidad las nuevas tecnologías impactan y cambian costumbres, creando oportunidades de innovación y desarrollo que se procesan
en diversos ámbitos de la estructura social.
A partir de las inquietudes de emplear esas nuevas tecnologías en la
resolución de problemas en ciencias naturales, se desarrolla un trabajo
que permite aprender fácilmente a crear aplicaciones informáticas que
asistan en la enseñanza de la ciencia.
Se realiza el análisis de problemas cotidianos e interesantes, se
introducen modelos básicos, escriben programas computacionales sencillos y utiliza el software ampliamente extendido como excel o mat lab.
Al inicio se plantea el aprendizaje de herramientas de los programas
computacionales a través de resolución de problemas como ser: cálculo
de resistencia equivalente para conexión de resistores en paralelo,
cálculo teórico de la presión de un gas “real” a partir de la ecuación de
estado de Van der Waals a diferentes temperaturas y volúmenes, cálculo
de funciones trigonométricas, así como también función exponencial y
cuadrática.
Posteriormente se realiza el estudio de la velocidad de descenso de
temperatura de un cuerpo, la cual es aproximadamente proporcional a
la diferencia de temperatura entre el cuerpo y su entorno, conocida como
“ley de Newton del enfriamiento”. Para ese estudio se realizan prácticas
de laboratorio, construcción de tablas de datos con información relevante y el correspondiente análisis computacional.
205
Interacción de hidrógeno con materiales
analizada con ultrasonido
LUIS SALGADO
LICEO Nº 2
PAYSANDÚ
DR. ARIEL MORENO
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE CIENCIAS
LAB. ULTRASONIDO
En el Laboratorio de Acústica Ultrasónica, del Instituto de Física de
Facultad de Ciencias, Universidad de la República, se estudian las
dislocaciones y transiciones de fase de la estructura cristalina de la
materia.
En este proceso se investiga una muestra de un sólido cristalino o
policristalino, siendo sometido a un cambio constante de temperatura,
al mismo tiempo se hace incidir sobre éste un pulso ultrasónico, que
atraviesa en sentido longitudinal la muestra y se refleja en la cara
opuesta, de este pulso se analiza la velocidad y la atenuación luego del
rebote.
En esta oportunidad se están analizando las dislocaciones en cristales puros de Níquel y su interacción con hidrógeno. Para esto se analiza
una misma muestra en tres condiciones diferentes. Primeramente se
obtienen valores para la muestra sin deformar, luego obtienen valores de
la muestra sometida a un proceso de deformación, y por último, se
obtiene valores de la muestra deformada que se hidrogena en un circuito
cerrado a alta temperatura.
En el póster se mostrará:
EL PROCESO DE MEDICIÓN:
Funcionamiento de los dispositivos de medición, y principio teórico de
los mismos.
PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS:
Proceso de pulido de las caras, proceso de deformación, proceso de
hidrogenación.
GRÁFICOS OBTENIDOS EN LAS DISTINTAS MEDICIONES:
Gráficos obtenidos y su significado físico.
APLICACIÓN DE CONOCIMIENTOS AL MEDIO EDUCATIVO:
Por otra parte, también se pretende realizar una exposición de
algunos de los aspectos que como docente puedo aplicar en el aula.
Trasmitiéndole al estudiante (de primera mano) lo que se realiza en
Uruguay dentro de la investigación en Física.
206
Área Química
Síntesis, purificación y preparación de un film de HgBrI apto
para detectar radiación ionizante
MARISA ARRIOLA
LICEO Nº 2 PANDO
CANELONES
DRA. LAURA FORNARO
LABORATORIO DE RADIOQUÍMICA
FACULTAD DE QUÍMICA
Objetivo
Preparar un film de HgBrI apto para detectar radiación ionizante.
Introducción
Conceptos preliminares:
Proceso de detección de un detector de semiconductores.
Método de detección de radiaciones.
Propiedades de materiales semiconductores necesarias para construir un film detector de radiación ionizante.
Se utilizó material aportado por la tutora sobre investigaciones
anteriores, textos apropiados, información proveniente de la Web,
funcionamiento de los equipos y software a utilizar.
*
*
Actividad experimental
1. SÍNTESIS DE HgBr2
Se logra sintetizar el bromuro de mercurio a partir del óxido rojo de
mercurio, ácido nítrico concentrado y bromuro de sodio. Se filtra al vacío,
se lava y seca el producto obtenido, en estufa.
2. SÍNTESIS DEL HgBrI (EUTÉCTICO)
Se coloca bromuro de mercurio y yoduro de mercurio en una ampolla
de vidrio, con una presión inicial de 6 x 10-5 hPa lograda en el evaporador
DENTON VACUUM, y en el horno a 300 ºC durante 2 horas.
3. PURIFICACIÓN DEL HgBrI
Se realizan cuatro purificaciones por evaporación, trabajando en
ampolla, con una presión inicial de 6 x 10-5 hPa, y en horno a 300 ºC
durante 2 horas.
4. PALADIZACIÓN DEL SUSTRATO
Se trabajó con un sustrato de vidrio, de 2” x 2” pulgadas, paladizado,
que actuará como contacto posterior.
5. CRECIMIENTO DE FILMS
Se realizaron 5 corridas colocando HgBrI en el sistema de crecimiento
de films variando el tiempo de crecimiento, la temperatura del sistema
y del sustrato.
207
6. MEDIDA DE RESISTIVIDAD
Se deponen los electrodos de paladio y los contactos anteriores,
realizando las medidas correspondientes de voltaje, en una fuente EG&E
ORTEC modelo 556 y la intensidad de corriente, con un electrómetro
KEITHLEY modelo 614.
7. RESPUESTA A LA RADIACIÓN DE 241Am
Se utiliza el mismo dispositivo anteriormente citado y una fuente de
241Am de tasa de exposición 3,5 mR/h
Resultados
* Síntesis del HgBr2; Rendimiento= 82,3 %
* Síntesis de HgBrI; Rendimiento 83 %
* Film 1: nucleación
* Film 2: no cristalino
* Film 3: cristales paralelos
* Film 4: discontinuo
* Film5: continuo: Resistividad = 6,25 x 1011 _.cm
La respuesta al 241Am es mayor que a la corriente oscura.
Relación Señal –Ruido f(V) es 0,5.
Sensibilidad a 80 V = 314 _C/Rcm2.
Se realizaron las microscopías ópticas de los films y se pulió la
superficie del film 5 para retirar los cristales de crecimiento discontinuo
realizando las medidas de resistividad y respuesta a la radiación
indicadas.
Conclusiones
El método PVD ha resultado ser adecuado para crecer cristales de
HgBrI con condiciones adecuadas aunque no sean las mejores para
detectar radiación ionizante.
El film 5 es continuo, crecido con material de alta pureza, pero su
cristalinidad, luego del pulido, puede no ser buena.
Su comportamiento es “casi” ohmico, su resistividad es del orden de
las ya reportadas, no detecta luz pero es sensible al 241Am.
208
Obtención y propiedades de materiales
PATRICIA FAGÚNDEZ
LICEO Nº1
RIVERA
DR. CARLOS KREMER
LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA
FACULTAD DE QUÍMICA
El estudio de las propiedades de los materiales consta de tres
actividades experimentales. La primera consta de la obtención de un gel
de sílica mediante dos catálisis, una ácida y una básica, posteriormente
se hace reaccionar los geles con distintos reactivos y se estudia su
comportamiento.
La segunda se trata de estudiar la conductividad del trióxido de
wolframio mediante inclusión de hidrógeno.
Por último mediante una reacción de condensación se obtiene un
polifosfato de sodio y hierro; culminando esta actividad se realiza un IR
del mismo.
Marcación del péptido RGD-YK-Histidina a través de la
formación del complejo 99m Tc - Tricarbonilo
LETICIA KULAS
LICEO Nº 29 “ALICIA GOYENA”
MONTEVIDEO
DRA. ANA MARÍA REY
LABORATORIO DE RADIOQUÍMICA
FACULTAD DE QUÍMICA
El siguiente trabajo se encuadra dentro del campo de acción de la
Medicina Nuclear, entendiendo ésta como la especialidad médica que
utiliza las radiaciones ionizantes mediante la administración a pacientes
de agentes radiactivos: los radiofármacos. Los radiofármacos son preparados radiactivos aptos para ser administrados en seres humanos con
fines diagnósticos o terapéuticos. Un radiofármaco actúa como explorador, cuyo trayecto en el cuerpo puede ser seguido externamente mediante sensores adecuados, determinándose su ubicación temporal y corporal y con ello el estado médico del órgano estudiado o sistema a explorar.
Los radiofármacos de 99mTc ocupan actualmente una posición
predominante en el campo de los procedimientos de diagnóstico en
Medicina Nuclear debido a las propiedades favorables de este
radionucleido: emisión gamma pura, alto rendimiento de fotones de 140
KeV, T1/2 de 6 horas, fácil disponibilidad a partir de un generador y
química versátil.
209
La búsqueda de nuevas moléculas marcadas con 99mTc es actualmente objeto de estudio a nivel mundial. En este marco, el objetivo del
trabajo realizado fue la marcación con 99mTc y caracterización del
péptido RGD-YK-HISTIDINA a través de la formación de un complejo Tctricarbonilo. Dicho péptido [c(Arg-Gly-Asp-D-Tyr-Lys-Hist)] contiene la
secuencia Arg-Gly-Asp, la que se une a la integrina aVb3 sobreexpresada
durante la neoangiogénesis en tumores.
El trabajo se desarrolló en tres partes: preparación del precursor
[99mTc(CO)3(OH2)3]+, complejo con cinética de formación rápida y
cuyas 3 moléculas de agua son fácilmente sustituibles; marcación del
péptido por sustitución y estudio de estabilidad del péptido marcado. A
su vez fueron necesarios controles de calidad del péptido marcado, en
particular de su pureza radioquímica, que fueron realizados mediante
cromatografía en papel y por HPLC. El estudio de estabilidad se realizó
frente a histidina, ligando con capacidad para unirse al corte tricarbonílico
y desplazar al péptido.
Conclusiones:
La marcación del péptido RGD-YK-Histidina con el complejo 99m Tctricarbonilo resultó exitosa (pureza radioquímica >90%) utilizando 30
microgramos del péptido. En cuanto a la estabilidad del marcado en
competencia con la histidina, se pudo apreciar que no es muy buena. Las
razones serían entre otras: sustitución parcial de histidina por el péptido
en el complejo, la que aumenta al aumentar los tiempos de incubación
y descomposición del péptido marcado a medida que transcurre el
tiempo. Habría que confirmar estas conclusiones con la repetición de las
experiencias.
Creo relevante expresar que he encontrado en el campo de la
radioquímica un lugar de trabajo interesante y de gran desarrollo. Este
se ha configurado además a lo largo de mi profesión y de mi vida como
el territorio donde se materializa la relación interdisciplinaria del conocimiento químico y el intento de preservación de la vida humana.
210
Biotransformación “Dioles”
SANDRA MARTÍNEZ
LICEO DE BARROS BLANCOS
CANELONES
DR. GUSTAVO SEOANE
LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA
FACULTAD DE QUÍMICA
Debido a la importancia de obtener compuestos ópticamente puros,
el fin de este trabajo es la síntesis Química del p-bromoanisol y del pcloroanisol partiendo del anisol y la Biotransformación de dichos sustratos
a los cis-dioles correspondientes.
Con los objetivos mencionados, uno de los medios para obtener dioles
a partir de arenos, es utilizar las bacterias enteras, en este caso la
Pseudomona putida 39 D.
Con suficiente oxígeno, nutrientes, agitación y a una temperatura de
28 °C la pseudomona al encontrarse en presencia de Tolueno o sustratos
estructuralmente similares, sintetiza la encima Tolueno Dioxigenasa
que oxida los arenos a cis-dioles.
De gran importancia es que a través de la biotransformación de
sustratos ópticamente inactivos, se obtienen sustancias dioxigenadas
de alta pureza óptica ee > 98%. Así como también es de suma importancia
el hecho de que se recuse el tiempo y los pasos en el proceso, disminuyen
los costos tanto en los reactivos como en los productos obtenidos, y que
no se utilizan sustancias nocivas para el medio ambiente.
Para la biotransformación se deben seguir varias etapas: siembra,
crecimiento, inducción, lavado, suspensión en medios líquidos, suministro de sustrato, extracción y purificación entre otras.
Los resultados de la síntesis convencional fueron buenos sobre todo
para el p-bromoanisol, no tanto así para el p-cloroanisol que se obtiene
conjuntamente con productos secundarios que afectan el rendimiento
del producto deseado.
En cambio para la biotransformación los resultados quizás no son los
esperados ya que los dioles son compuestos relativamente inestables si
se encuentra a temperatura ambiente o si contiene impurezas. Por esta
razón se tuvo que realizar el proceso de biotransformación en tres
oportunidades y por falta de tiempo solo se obtuvo el diol del pbromoanisol.
Debido al bajo rendimiento y a la inestabilidad mencionada se
propone para trabajos futuros realizar un estudio del exceso
enantiomérico, así como también optimizar el proceso con el fin de
mejorar los rendimientos.
211
Biotransformaciones aplicadas
a la síntesis de compuestos orgánicos
ANDREA MELONI
LICEO Nº 2 A. M. GROMPONE
SALTO
DRA. VALERIA SCHAPIRO
LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA
FACULTAD DE QUÍMICA
El título de de la investigación realizada en el mes de junio 2005 es
el siguiente: “Biotransformaciones aplicadas a la síntesis de compuestos
orgánicos”, además también cabe destacar que el objetivo general fue:
producir los cis ciclohexadiendioles obtenidos por oxidación de
dihalobencenos.
Dentro de los detalles de la misma, se puede decir que entre los
numerosos métodos que usan microorganismos, uno de los más recientes consiste en la biotransformación de compuestos aromáticos simples
para producir sustancias dioxigenadas (cis ciclohexadiendioles) que
pueden usarse como intermedios sintéticos para la síntesis de productos
de interés.
La oxidación microbiana se ha realizado sobre arenos simples (como
el Tolueno) e involucra a una enzima dioxigenasa, además la cepa
mutante utilizada para la biotransformación ha sido: Pseudomona
Putida F39D que produce cis dioles de alta pureza óptica (mayor al 98%)
a partir de compuestos ópticamente inactivos.
Las Lipasas utilizadas para la acetilación de los compuestos orgánicos obtenidos han sido las disponibles comercialmente como por ejemplo: Amano, Sigma, etcétera. De aquí, los compuestos obtenidos mediante la acetilación selectiva con dichas lipasas, se ha observado que no se
pueden separar por métodos convencionales ejemplo: cromatografía en
columna.
Uno de los aspectos más interesantes del uso de los ciclohexadiendioles
es que éstos se preparan por métodos no agresivos para el ambiente, lo
que está de acuerdo con las técnicas llamadas de “Química Verde”.
212
Comunicación química
entre artrópodos y plantas hospederas
ANALÍA OTTE
LICEO Nº 2 PANDO
CANELONES
DRA. CARMEN ROSSINI - ANDRÉS GONZÁLEZ
LABORATORIO FARMACOGNOSIA Y PRODUCTOS NATURALES
FACULTAD DE QUÍMICA
En las plantas existen sustancias orgánicas que no cumplen funciones en el metabolismo primario, a las que llamamos metabolitos
secundarios. Estas sustancias, por presentar actividad biológica, son de
especial interés al momento de estudiar la interrelación entre plantas e
insectos. Los metabolitos secundarios están directamente involucrados
en la conducta alimenticia de los insectos tanto como inhibidores de la
ingesta (detergentes) como estimulantes de la misma (atrayentes). Se
han descrito variadas estructuras químicas con dichas actividades, por
ejemplo en el caso de deterrentes, estas estructuras incluyen alcaloides,
quinonas, terpenoides, etcétera; y en el caso atrayentes se incluyen
cumarinas, flavonoides, compuestos fenólicos, etcétera.
El estudio de este tipo de productos naturales ha permitido desarrollar posibilidades alternativas a las convencionales, menos contaminantes para el medio ambiente, en el control de plagas de cultivos. En el
laboratorio de Ecología Química de Facultad de Química, en el cual se
realizó el presente trabajo de pasantía, se realizan estudios en este área
de investigación.
El presente trabajo consistió en estudiar la actividad biológica de
varios extractos de dos plantas comunes en el país, Melilotus indica
(Fabaceae) y Senecio crassifluors (Asteraceae).
Para ambas plantas se realizó un extracto inicial en metanol el cual
fue particionado posteriormente en diferentes solventes. En muestras de
cada uno de estos extractos se realizaron cromatografías en capa fina y
bioensayos para identificar sustancias que pudieran presentar actividad
biológica. La evaluación mediante bioensayos se realizó con adultos de
la vaquilla de los zapallos (Epilachna paenulata (Coleoptera: Coccinellidae)),
un especialista en Cucurbitáceas (zapallo, melón, etcétera.). Para todos
los extractos se hicieron 10 repeticiones del bioensayo, cada una de las
cuales consistió en una placa Petri con agar-agar al 2%, en la que se
colocaron en forma equidistante 4 discos de hoja de zapallito, 2 de ellos
tratados con el extracto y los otros 2 con solvente (control), y un adulto
de Epilachna paenulata.
Según los resultados obtenidos al valorar los bioensayos, la partición
acuosa de Melilotus indica mostró actuar como estimulante de la ingesta
de los insectos por lo que se continuó con el fraccionamiento por columna
flash de este extracto. Se analizaron dos fracciones de esta columna por
Resonancia Magnética Nuclear.
213
Aplicación de metodologías electroquímicas
MARISA RODRÍGUEZ
LICEO Nº 57
MONTEVIDEO
DR. FERNANDO ZINOLA
LABORATORIO DE ELECTROQUÍMICA
FACULTAD DE CIENCIAS
La electroquímica se define como la rama de la química que estudia
la conversión entre la energía eléctrica y la energía química. La energía
liberada de una reacción espontánea se convierte en electricidad o la
energía eléctrica se aprovecha para provocar una reacción química.
Dada la aplicación en la vida moderna de esta rama de la química, al
ser aplicada en forma frecuente dentro de la prácticas de laboratorio,
discusiones grupales, etcétera, podrían estimular la creatividad de los
alumnos y del cuerpo docente.
Lo costoso del instrumental se justifica, en los resultados que se
obtendrían dadas las aplicaciones cercanas a las vida cotidiana de los
alumnos lo que permitiría construcciones teóricas de mayor complejidad
y como consecuencia el aprendizaje de la asignatura desde lo vivencial.
Otro punto a tener en cuenta es que al abordaje de esta disciplina en
forma más exhaustiva permitiría que el alumno pueda integrar conocimientos adquiridos en los cursos de otras asignaturas como Física,
Matemática, Biología, etcétera, contribuyendo a cambiar la identidad de
alumno espectador de un proceso a protagonista del mismo.
El trabajo realizado se centró la aplicación de una combinación de
técnicas electroquímicas (electrodeposición, electrocatálisis y de
electroanálisis), y apunta a un mejoramiento de las condiciones de
trabajo de las celdas de combustible que emplean metanol, donde se
produce energía a partir de la oxidación de un compuesto orgánico que
puede extraerse de la madera y de la caña de azúcar.
Se entiende por celda de combustible a una celda electroquímica que
requiere el aporte continuo de reactivos para su funcionamiento.
En el mismo se confrontarán datos, proporcionarán e interpretarán
gráficos (voltagramas) y se elaborarán las conclusiones.
214
Extracción y degradación enzimática
de almidón de arroz y boniato
LAURA VIANA
LICEO N° 1
TACUAREMBÓ
DRA. KAREN OKSEJEVI
LABORATORIO DE BIOQUÍMICA
FACULTAD DE QUÍMICA
El almidón es la sustancia de reserva alimenticia predominante en las
plantas, y proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los
humanos. Tanto el almidón como los productos de su hidrólisis constituyen la mayor parte de los carbohidratos digeribles de la dieta habitual.
El almidón se diferencia de todos los demás carbohidratos en que en la
naturaleza se presenta como complejas partículas (gránulos) relativamente densas e insolubles. Esta compuesto fundamentalmente por
unidades de glucosa que se agrupan en dos tipos de polisacáridos:
amilosa (solo glucosas unidas por enlace α-1,4) y amilopectina
(con enlaces α- 1,4 y α- 1,6).
Los almidones comerciales se obtienen de las semillas de cereales y
de algunas raíces y tubérculos. En particular hemos seleccionado como
fuentes de almidón para este trabajo: arroz y boniato.
Las técnicas extractivas variaron en función del diferente contenido
de carbohidratos y proteínas de las materias primas utilizadas (aproximadamente 5 veces más carbohidratos y proteínas en el cereal que en el
tubérculo).
La digestión de almidón a nivel de nuestro sistema digestivo implica
la participación de diversas enzimas amilolíticas: exo-amilasas (α1,4—glicosidasa o α-amilasa) y enzimas desramificantes (α1,6-glicosidasa). Estas enzimas degradan al sustrato mediante la hidrólisis
de sus enlaces glicosídicos liberando unidades de glucosa.
En el presente trabajo se diseñó un proceso para la hidrólisis del
almidón semejante al que ocurre en forma natural en nuestro organismo, utilizándose preparados enzimáticos comerciales de α-amilasa
(Termamyl® 120L) y enzima desramificante (AMG® 200L) y los almidones previamente extraídos de arroz y boniato. En ambos casos se
alcanzaron porcentajes de hidrólisis superiores al 95%.
215
Conferencias abiertas a cargo
de investigadores del PEDECIBA
(Encuentro-Taller 2003 y 2004)
Texto completo
El mundo eléctrico,
una invitación a pensar
ÁNGEL A. CAPUTI
DEPARTAMENTO DE NEUROCIENCIAS INTEGRATIVAS Y COMPUTACIONALES
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES BIOLÓGICAS CLEMENTE ESTABLE
Estudiar es pensar.
Sol W. Caputi1
Introducción
Algunos peces poseen órganos especializados para emitir electricidad
(llamados órganos electrogénicos, OE) y por lo tanto se los denomina
comúnmente peces eléctricos. Algunas especies utilizan la descarga del
órgano electrogénico (DOE) como arma para atacar una presa o repeler
la agresión de un predador. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la
magnitud de la descarga no ejerce efectos nocivos sino que es portadora
de señales para el propio sistema nervioso. En nuestro país hay varias
especies de peces eléctricos de débil descarga. En el desarrollo de este
trabajo nos referiremos a la especie Gymnotus carapo. Esta especie
habita en casi todos los ríos y arroyos de agua dulce y ocasionalmente
se la encuentra en el Río de la Plata en época de creciente de los ríos
Paraná y Uruguay.
Como la luz de la linterna que escudriña en la oscuridad, la DOE de
estos peces nocturnos explora la presencia de objetos que difieren en
conductancia con el agua. Al ocurrir la DOE, todo el cuerpo del pez se
transforma en una fuente electrogénica distribuida. Dicha fuente genera
corrientes eléctricas que atraviesan la piel. La presencia de objetos
genera una “imagen eléctrica” al modificar el perfil de corrientes, de la
misma manera que una diapositiva interpuesta en un rayo de luz arroja
imágenes sobre una pantalla. Receptores, ubicados en la piel son
capaces de transducir y codificar dicha imagen en forma de trenes de
potenciales de acción que viajan a lo largo de los aferentes primarios
hacia el sistema nervioso central. De esta forma los peces generan una
representación de la realidad inimaginable por la intuición humana.
Este artículo está dedicado a los Profesores de Enseñanza Secundaria
participantes en el curso-taller organizado por PEDECIBA y UNESCO en
la primavera del 2003. Expone algunas características de un sistema
sensorial activo, expresado por una especie de peces autóctonos, y la
1. Sol W. Caputi, además de ser mi padre fue mi profesor de Historia Natural en
segundo ciclo de Educacion Secundaria. Comenzaba cada año sus clases inaugurales con esta frase. Siento la obligación de transferir dicha herencia cultural a las
nuevas generaciones de docentes.
219
potencialidad de dicho sistema como modelo didáctico en la enseñanza
de la neurobiología.
La existencia de múltiples grupos de investigación científica que
utilizan los peces eléctricos como modelo experimental facilita la consulta y la integración de docentes de enseñanza media con investigadores
profesionales y puede permitir su entrenamiento en el diseño y desarrollo de actividades docentes.
Por obvias razones, se eligieron algunos ejemplos, renunciando a la
consideración de otros, pendientes para próximos artículos. Proponemos utilizar dichos ejemplos como excusa tanto para la elaboración
teórica como para el diseño de demostraciones experimentales permitiendo integrar distintas visiones cruzadas desde diversas disciplinas.
Pensamos que la consideración de los ejemplos elegidos desde el punto
de vista de distintas asignaturas puede ayudar a los estudiantes a
cumplir la misión más importante que tienen al cursar enseñanza
secundaria: aprender a pensar.
El cuerpo del pez como fuente eléctrica
Así como la iluminación es necesaria para generar imágenes visuales
también lo es la electrogénesis para generar imágenes eléctricas. Por esta
razón, entender los mecanismos de electrogénesis es un eslabón esencial
para comprender cómo los peces crean una imagen eléctrica del ambiente que los rodea.
Los peces eléctricos, inspiradores de la famosa pila de Volta, nos
permiten analizar fácilmente un acto efector y comprobar que la acción
del sistema nervioso es crear o coordinar una potencialidad, una
propuesta, cuya realización se concreta en cantidad y forma en tanto la
realidad circunstancial se lo permite.
Un corolario del teorema de Thevenin-Norton es que dada una red
eléctrica lineal y compuesta de elementos resistivos puede sustituirse
parte de la misma por una fuente de voltaje (o fuerza electromotriz) y una
resistencia en serie (Teorema de Thevenin) o por una fuente de corriente
constante y una resistencia en paralelo (Teorema de Norton). La resistencia en paralelo o en serie es similar, y su valor es igual al cociente entre
la fuerza electromotriz correspondiente a la fuente de Thevenin y la
corriente entregada por la fuente de Norton.
Utilizando estas nociones puede establecerse la ecuación característica de una fuente electrogénica. La capacidad electrogénica de un pez
puede evaluarse de la misma forma.
En el caso de una fuente eléctrica, por ejemplo una pila, se puede
aplicar una carga entre sus bornes y medir la potencia disipada en
función de la carga. Supongamos el circuito de la Figura 1 en el cual una
pila está conectada a una resistencia de carga cuyo valor puede cambiar.
De acuerdo a la ley de Ohm la corriente (I) que circula a través de la
220
Figura 1
resistencia (Rc) es proporcional a la caída de voltaje (∆V) entre sus
extremos.
∆V= Rc.I (1)
Por otra parte, dado que se trata de un circuito en serie la corriente
I es igual al cociente entre la fuerza electromotriz (FEM) y la suma de las
resistencias en serie (Rs) y de carga (Rc).
I = FEM / (Rs + Rc ) (2)
Por lo tanto, la corriente I es una función monótonamente decreciente
de la resistencia de carga, con asíntota igual a cero para la resistencia
tendiendo a infinito y la caída de voltaje ∆V es una función monótonamente creciente de la resistencia de carga, con asíntota igual a la FEM
para la resistencia tendiendo a infinito.
∆V = FEM.Rc / (Rs + Rc ) (3)
De ambas relaciones surge que la caída de voltaje es una función
lineal y decreciente de la corriente
∆V = FEM – I. Rs (4)
Un análisis similar puede hacerse considerando una fuente de
corriente que entrega una intensidad I0. Dicha corriente se reparte a
través de Rs y Rc de modo que
(I0 – I).Rs=I.Rc (5)
y por lo tanto
∆V =I0 Rs – I.Rs (6)
221
Cualquiera que sea la carga aplicada entre los bornes de una pila la
gráfica corriente-voltaje a través de la carga es una recta que intercepta
la ordenada en el valor de la fuerza electromotriz y la abscisa en el valor
de la corriente máxima entregada por la fuente. La pendiente de dicha
recta es el opuesto de la resistencia interna de la pila. Para un valor
concreto de resistencia, la pareja de valores (∆V, I) puede ser determinada gráficamente como la intersección de la recta descripta por la
ecuación 1 y la recta descripta por las ecuaciones 4 y 6.
Se puede mostrar experimentalmente que la fuente equivalente al
cuerpo de un pez eléctrico de la especie Gymnotus carapo puede
representarse como una fuente eléctrica caracterizada por una fuerza
electromotriz de valor variable en el tiempo y una resistencia en serie
relativamente constante. Para ello basta con colocar el pez con su cuerpo
fuera del agua y su cabeza en un pequeño recipiente lleno de agua del
estanque (para permitirle respirar normalmente). La punta del extremo
caudal se sumerge en un segundo recipiente conteniendo agua (Figura
2A). Ambos recipientes se conectan con una resistencia de carga de valor
conocido y la caída de voltaje a través de la resistencia de carga se registra
en un osciloscopio.
La gráfica del voltaje obtenido utilizando una resistencia de carga de
1 MΩ se muestra en el inserto de la Figura 2B. Se trata de un pulso con
una fase principal cabeza positiva llamada V3 cercada por deflexiones
negativas. La deflexión que antecede a la positiva tiene dos componentes
cuya separación se señala con la flecha. Las gráficas del voltaje obtenidos
con otros valores de resistencia de carga son similares en forma y
escalables en amplitud de acuerdo a la ecuación 4.
De acuerdo a la ecuación l, el curso temporal de la corriente a través
de la resistencia de carga tiene una morfología similar al curso temporal
de la caída de voltaje. Por lo tanto para cada valor de tiempo y de
resistencia de carga puede medirse una pareja (∆V, I) y calcular para
cada momento de la descarga la ecuación característica de la fuente
equivalente.
Figura 2
222
Las medidas obtenidas utilizando este procedimiento en el momento
del pico positivo se muestran en la Figura 2C donde se comparan las
curvas características obtenidas en dos peces, uno de 8 cm de largo y otro
de 20 cm de largo. Como se puede observar, si bien ambas curvas
presentan la misma fuerza electromotriz, el pez grande tiene menor
resistencia que el pequeño.
La razón de esta diferencia puede considerarse una cuestión de
escala: supongamos que el cuerpo del pez se compone de dos elementos,
a) una fuente de corriente, el órgano eléctrico y b) resistencia en paralelo
representada por los tejidos no electrogénicos que lo rodean. Dado que
existe una similaridad geométrica (homotecia) entre peces de distinto
tamaño, la resistencia longitudinal del pez, que es proporcional al largo
e inversamente proporcional a la sección (es decir al cuadrado del largo),
disminuye con la longitud del pez.
Adicionalmente, al incrementarse el diámetro del pez en la misma
proporción que el diámetro del órgano eléctrico, el área electrogénica
aumenta y por lo tanto aumenta la corriente máxima entregada por el
mismo. Sin embargo, el número de unidades electrogénicas es constante
y por lo tanto la fuerza electromotriz no cambia. Estas observaciones
pueden verificarse midiendo el volumen de varios peces de tamaños
significativamente diferentes. Para ello se puede sumergir el pez cabeza
abajo en un cilindro graduado y medir el desplazamiento de líquido.
Posteriormente se puede correlacionar el volumen con el cubo de la
longitud para verificar la homotecia.
También pueden medirse las áreas de sección transversal obteniendo
secciones transversales de 2 mm de espesor de un cadáver de pez fijado
por inmersión en paraformaldehído al 4%.2 Dichas secciones, que
pueden realizarse fácilmente utilizando una hoja de afeitar nueva o una
navaja afilada, pueden observarse con una lupa o proyectarse utilizando
un sistema óptico sobre una hoja de papel para obtener dibujos
representativos. En la sección se puede reconocer una zona de aspecto
gelatinoso ubicada en la región ventral del pez, el órgano eléctrico que se
extiende desde la región abdominal a la punta de la cola.
En otros peces igualmente fijados pueden realizarse cortes
longitudinales (sagitales u horizontales) de la mitad ventral del cuerpo
del pez. En estas preparaciones puede comprobarse que el número de
células electrogénicas (llamadas electrocitos) en una porción similar de
pez (por ejemplo entre el centro del cuerpo y la unión del tercio medio y
el tercio caudal) es constante e independiente del largo del pez.
Las células electrogénicas se disponen como las pilas en una linterna
de mano. Sin embargo, dichas células están encerradas en una vaina
conductora que permite el drenaje lateral de corrientes. Cuando el pez
está en el agua las corrientes circulan además a través de la piel del pez.
2. Idealmente por perfusión transaórtica.
223
De esta forma se comporta como un generador longitudinalmente
distribuido y representable como una serie de fuentes. Podemos concluir
entonces que la medida de la fuente equivalente entre el extremo rostral
y el extremo caudal del pez es global pero no necesariamente apropiada
para describir el cuerpo del pez como fuente distribuida.
La corriente que cada electrocito aporta es un porcentaje de la
corriente total que el OE genera. Debido a que los electrocitos son
pequeños y estan inmersos en tejidos conductivos, la caída de potencial
a lo largo del pez aislado en el aire (fuerza electromotriz) presenta una
forma suave y el número de fuentes que caracterizan al cuerpo del pez
puede considerarse infinito. No obstante, una representación con elementos discretos es suficiente para predecir con bastante precisión el
campo eléctrico generado (véase más abajo).
La fuerza electromotriz de dichas fuentes se puede medir utilizando
un arreglo experimental idéntico al utilizado para medir la fuerza
electromotriz global pero registrando la caída de voltaje entre dos puntos
del cuerpo del pez mantenido en el aire. De esta forma se puede evaluar
por registro directo la fuerza electromotriz de trozos del cuerpo del pez
correspondientes a un cierto porcentaje (por ejemplo 25%). Como se ve
en la Figura 3, el curso temporal de la fuerza electromotriz es diferente
para las distintas porciones de pez indicando que la estructura y función
de los distintos trozos de órgano eléctrico son diferentes.
Figura 3
Hemos comprobado que la fuerza electromotriz que genera la actividad del órgano eléctrico es variable en el tiempo, y más aún, está
generada por distintas fuentes ubicadas a lo largo del cuerpo del pez.
Dichas fuentes generan fuerza electromotriz de distinta amplitud y
forma de onda.
Por otra parte, la consideración de la forma del pez a la luz de los
argumentos arriba expuestos sugiere que la resistencia interna tampoco
224
está homogéneamente distribuida. Esta hipótesis puede comprobarse
experimentalmente midiendo la caída de potencial entre el polo rostral
y una serie de puntos ubicados a lo largo del cuerpo de un espécimen
fijado mientras se aplica una corriente longitudinal de amplitud constante. Los resultados obtenidos pueden modelarse utilizando una función polinomial de tercer grado.
Realizando estos experimentos en clase puede comprobarse que el
cuerpo del pez actúa como una fuente distribuida. La corriente generada
por esta fuente distribuida atraviesa la piel (cuya resistencia puede
considerarse despreciable con respecto a la resistencia del agua) donde
están ubicados electrorreceptores cutáneos que miden dicha corriente.
La circulación de dichas corrientes genera un estímulo basal, pulso-apulso, de los electrorreceptores.
¿Es la electrogénesis particular, sólo observable en algunos peces? O,
¿se trata de un ejemplo particular de un fenómeno general, la generación
de actos efectores?
Un acto efector (motor o electrogénico) puede definirse como la
realización de un trabajo sobre el mundo exterior. Potencia y trabajo son
magnitudes que sintetizan un aspecto de determinado acto. Estas
magnitudes permiten comparar distintos actos y distintos tipos de
energía utilizando una única dimensión. No obstante, no lo describen.
Describir un acto implica describir el curso temporal de las variables
cuya integración a lo largo de una trayectoria o tiempo resulta en trabajo.
En el caso de la fuente equivalente de la pila o del pez, la potencia es
el producto de la corriente que circula a través de la resistencia de carga
por la caída de potencial que dicha corriente genera. Es decir, en las
peculiares circunstancias de nuestro experimento el acto electromotor
tiene dos componentes: corriente y voltaje. Esto no es una rareza, en
efecto en otros sistemas como por ejemplo el control motor de un
músculo o una articulación, también intervienen dos variables: fuerza y
velocidad en el primer caso, o torque y velocidad angular en el segundo.
Es importante destacar que la magnitud del trabajo realizado es sólo
medible a posteriori de su realización. En efecto, el trabajo se calcula
integrando a lo largo del tiempo la potencia disipada. Dado que la
potencia disipada es función de elementos externos cuya magnitud es a
priori impredecible, el trabajo lo es también.
No obstante, una de las características del sistema nervioso es la de
implementar sistemas cognitivos predictivos. Por esta razón, los seres
humanos hemos desarrollado la idea de potencial. El potencial es la
capacidad de actuar (de realizar trabajo) de un sistema enfrentado a una
carga dada. Dicho potencial se ha definido de distintas formas para los
distintos tipos de energía que los humanos generalmente concebimos:
surgen así la fuerza mecánica, el potencial eléctrico el potencial químico,
etcétera.
225
En nuestro experimento, dicha potencialidad es medible directamente. Cuando la carga opuesta impide la realización del acto electromotor
(resistencia de carga infinita) la corriente por el circuito es nula. En estas
circunstancias podemos medir uno de los parámetros que describen la
capacidad del pez para hacer circular corriente a través de la resistencia
de carga. Sin embargo, potencialidad para realizar un determinado acto
no es el acto en sí. Un acto se realiza de la forma que las circunstancias
(en nuestro caso la resistencia de carga) lo permiten. En el ejemplo de la
pila, la potencia disipada por la resistencia de carga es máxima cuando
ésta es igual a la resistencia en serie. El ejemplo nos enseña que
cualquier sistema que ejerce un trabajo tiene dos tipos de acciones: unas
sobre objetos externos y otras sobre sí mismo. Podemos concluir que
parte del trabajo siempre se realiza internamente. Por lo tanto la medida
de la potencialidad de realizar trabajo incluye no sólo la fuerza electromotriz
sino además la resistencia interna de la fuente.
En la realidad, la ejecución del acto electromotor, siendo la expresión
de una potencialidad estereotipada y genéticamente determinada, depende solamente de las circunstancias: sus cambios indican cambios en
la escena que rodea al animal.
La medida de dichos cambios por un sistema sensorial adaptado para
responder a las características temporo-espaciales de la descarga del
órgano eléctrico permite la elaboración de una representación del mundo
basado en la presencia de inhomogeneidades en la distribución de
impedancia en el agua que rodea al pez.
Adicionalmente, la corriente generada por esta fuente distribuida
atraviesa la piel donde están ubicados electrorreceptores cutáneos que
miden dicha corriente. La circulación de dichas corrientes estimula,
pulso-a-pulso, a los electrorreceptores. Dicho estímulo depende de la
distribución de impedancia del medio, y provee al animal de información
sobre el mismo. La presencia de un determinado objeto imprime cambios
sobre esta distribución. A dichos cambios del estímulo se los denomina
“imagen eléctrica del objeto”.
La formación de imágenes por modulación de una portadora
autogenerada, tampoco es una caracteristica especial de los peces
eléctricos. Pensemos por ejemplo las plantas de los pies, las palmas de
las manos, o el cuerpo todo cuando nos zambullimos en el agua. En estos
casos la fuerza se distribuye en la superficie generando un patrón de
presión sobre el cual objetos (por ejemplo una piedra en el zapato)
generan una imagen mecánica.
El mundo eléctrico de los peces
En el caso del sentido activo de los peces eléctricos, la descarga del
órgano eléctrico actúa como portadora de señales sobre el mundo
externo de la misma manera que la corriente que circula por una línea
226
telefónica actúa como portadora del lenguaje. La capacidad de respuesta
de los electrorreceptores ajusta a las características de la descarga del
órgano eléctrico como las de un sintonizador a las de las ondas de una
radioemisora. Si se coloca un objeto en un determinado sitio de un fluido
conductor y en presencia de un campo eléctrico, dicho campo se modifica
en función de tres variables principales: a) la intensidad y dirección del
campo basal, previo a la colocación del objeto en las cercanías en dicho
sitio; b) la conductividad del objeto y c) la forma de dicho objeto. Modificar
el campo tal como lo hace el objeto es equivalente a crear un nuevo campo
eléctrico perturbador del campo basal. A la fuente eléctrica que al
ubicarse en el lugar del objeto genera un campo idéntico al campo
perturbador se lo ha denominado impronta eléctrica del objeto.3
La presencia de objetos en la cercanía del cuerpo del pez causa
cambios en el campo y estos cambios se “proyectan” sobre la piel como
una imagen eléctrica física. Seguidamente describiremos algunos aspectos de los mecanismos de generación de dichas imágenes.
Consideremos este ejemplo: supongamos que el pez se encuentra en un
cilindro cerrado de diámetro ligeramente mayor al diámetro de su sección.
Podemos postular el modelo eléctrico que se observa en la Figura 4.
1
2
3
4
Figura 4
Dicho modelo supone que el espacio puede subdividirse en elementos
discretos. En el caso representado el cuerpo del pez se representa por
tres elementos, la piel por cuatro y el medio exterior por otros tres. Es
importante destacar que los valores de estos elementos dependen de la
sección del cilindro y de la longitud y sección del pez (todas estos valores
pueden ser experimentalmente medidos).
En una red eléctrica de este tipo, la carga sobre la cual actúa cada
fuente consiste en un arreglo compuesto por las resistencias internas de
todas las otras fuentes, la resistencia de la piel y las resistencias
externas. Extendiendo la observación que hacíamos previamente pode3. Recomendamos la lectura de los trabajos iniciales de Lissmann, H. W. (1958). “On
the function and evolution of electric organs in fish”, J. Exp. Biol. 35, 156-191 y de
Lissmann H.W., Machin K.E., “The mechanism of object location in Gymnarchus
niloticus and similar fish”, J. Exp. Biol. 35 (1958) 451-486.
227
mos decir que cada fuente es un lastre, para sí misma y también para las
otras fuentes. Podría razonarse que la corriente generada está enfrentada a circular a través de las resistencias internas de las otras fuentes o
a través de las resistencias de la piel hacia el exterior. La proporción de
corriente en cada rama puede ser calculada estableciendo un sistema de
ecuaciones basado en tres principios: 1) la regla de los nodos de Kirchoff:
para cada nodo (es decir para cada contacto de tres o más elementos) la
sumatoria de las corrientes que circulan por cada una de las ramas
convergentes al nodo es nula; 2) la ley de Ohm: la corriente que circula
entre los extremos de un elemento es igual al cociente de la caída de
potencial y la resistencia del mismo (es útil sustituir la variable resistencia por su inverso, conductancia); 3) cuando entre dos nodos hay una
fuente la caída de potencial entre ambos es igual a la caída de potencial
causada por la circulación de corriente más el valor de la fuente.
En nuestro modelo, el sistema tiene entonces 4 ecuaciones y 4
incógnitas correspondientes al potencial en cada nodo. Obviamente este
sistema es indeterminado dado que existen múltiples cuartetas de
valores que satisfacen su solución. Puede entenderse fácilmente el
fundamento físico de esta indeterminación: Si un punto cualquiera de
dicha red es conectado a tierra (potencial nulo) a través de una batería
de valor controlable, puede observarse que podemos adicionar infinitos
valores de potencial basal a la solución particular que considera el
potencial nulo en dicho punto. Se levanta la indeterminación considerando que uno de los nodos tiene potencial nulo.
Este ejemplo nos muestra tres hechos 1) la corriente neta a través de
la piel es nula (comprobación del teorema de Gauss); 2) si cambia la
resistencia de uno de los elementos (como ocurriría por la presencia de
un objeto) la contribución de cada una de las fuentes a la circulación de
corriente en cada uno de los elementos se modifica; 3) los cambios
mayores ocurren en las cercanías de la resistencia que se modificó.
La impronta resultante al cambiar un valor de resistencia en el
modelo simple previamente expuesto, es la diferencia causada por el
cambio de resistencia en los potenciales de cada uno de los nodos. Esta
diferencia en la distribución de potenciales en cada uno de los nodos
pertenecientes al circuito corresponde a otro circuito cuyos elementos
pasivos (resistencias) son idénticos pero cuyo elemento activo consiste
en una fuente en el sitio en el cual estaba la resistencia modificada.
Para representar una situación más realista pueden considerarse
modelos más complejos.4 Esto permite calcular la corriente transcutánea
cuando el pez nada en un cierto espacio. Las conclusiones generales
observables utilizando estos modelos son las mismas. Utilizando modelos físicos de este tipo hemos demostrado que la imágenes eléctricas de
objetos compactos tienen forma de sombrero con la copa enfrentada al
4. Véase para este punto Rother D. 2002, tesis de Maestría, PEDECIBA, Uruguay.
228
objeto y orientada en sentido opuesto al ala. La copa representa un
aumento (cuando el objeto es más conductivo que el agua) o una
disminución (cuando el objeto es menos conductivo que el agua) de la
corriente transcutánea. La Figura 5 representa el campo eléctrico
generado por un pez eléctrico en un instante, la deformación que un
objeto imprime sobre el mismo. Para simplificar la imagen se ha
considerado exclusivamente un plano horizontal y un instante correspondiente a una onda (V3). Por esta razón el campo basal y el causado por
la impronta del objeto se representan en 2 dimensiones (en lugar de 3).
Figura 5
La imagen eléctrica se parece más a una sombra que a la imagen
proyectada por una cámara de cine en una pantalla. Esto se debe a que
en el caso de las imágenes eléctricas el sistema equivalente a la lente de
proyección no existe. El diámetro de la copa es prácticamente idéntico al
del objeto cuando el objeto toca la piel y se ensancha al alejarlo. La altura
de la copa es máxima cuando el objeto está en contacto con el pez y cae
rápidamente con la distancia. Por esta razón la pendiente relativa de la
229
transición entre copa y ala cae con la distancia y es utilizada por algunos
peces como clave para medirla.5
En la Figura 6 se representa la imagen eléctrica normalizada pico a
pico y calculada a lo largo de una de sus dimensiones.
Figura 6
Distancia, forma, y tamaño son sólo algunos atributos que percibimos de los objetos que nos rodean. Dichos atributos se denominan
primarios porque pueden ser evaluados por un conjunto de imágenes
obtenidas con un único subtipo receptorial en presencia de la misma
portadora.
Existen otros atributos que para ser detectados requieren la combinación o el procesamiento neural conjunto de varias imágenes primarias. Por ejemplo el color visto por algunos humanos, resulta de la
interacción de las imágenes físicas detectadas por tres tipos de
fotorreceptores llamados conos y un tipo llamado bastones. Este tipo de
color se basa entonces en el procesamiento conjunto de cuatro imágenes
sensoriales primarias. Variantes genéticas (llamadas daltonismo) determinan que otros hombres posean dos o sólo un tipo de conos y por lo
tanto perciban en forma diferente la misma realidad. Dichas variantes
genéticas son capaces de procesar menos imágenes sensoriales primarias y tienen, por lo tanto, una visión del color diferente entre sí y con los
humanos portadores de tres tipos de conos.
Análogamente al color pueden definirse cualidades secundarias
para otras modalidades sensoriales. Los peces eléctricos tienen
distintos tipos de electrorreceptores cutáneos que analizan en forma
diferente la imagen física, generando para cada grupo de receptores
una imagen sensorial. Existen entonces varias imágenes eléctricas
sensoriales definidas por la capacidad de los receptores de responder a la portadora y a sus modificaciones por inhomogeneidades de
la impedancia en el entorno del pez. De la misma manera que existe
color, olor o sabor, las propiedades físicas de los objetos y las
características de forma de onda de la descarga determinan la
5. Véase von der Emde, G., Schwartz, S., Gómez, L., Budelli, R., Grant, K. (1998)
“Electric fish measure distance in the dark”. Nature 395: 890-394.
230
posibilidad de discriminar un atributo de los objetos relacionado con
su impedancia. Por ejemplo en el circuito que hemos analizado
podría sustituirse una resistencia por una impedancia que tuviese
elementos capacitivos (por ejemplo un condensador, Figura 7).
Dado que se trata de un pulso, la respuesta del condensador es
distinta que la de una resistencia. Por lo tanto, la imagen difiere en el peso
relativo de cada una de las ondas de la misma manera que en una imagen
coloreada cada “tinta” tiene distinto peso. Hemos llamado “color eléctrico” a dicha cualidad secundaria.6
Figura 7
Como hemos visto en los modelos, la amplitud de la imagen de un
objeto cilíndrico con una de sus bases enfrentada a la superficie de la piel
tiene forma de sombrero mexicano de modo que la copa es función
creciente de la conductancia longitudinal del objeto.
Dicha predicción puede verificarse en el laboratorio. Para ello se
utiliza un pez de aproximadamente 12 a 15 cm de longitud y se lo
envuelve en “papel higiénico” y se lo coloca en un corral de tul dentro de
un estanque conteniendo una solución de cloruro de sodio al 0,5 por diez
mil en agua destilada. De esta forma el pez esta impedido de navegar y
6. John Locke (1632-1704), introduce esta terminologías, postulando que cuando
representamos objetos combinamos tres clases de ideas: cualidades primarias,
cualidades secundarias y potencialidad: “...Lo amarillo no se encuentra en el oro,
sino que es un poder del oro para producirnos esa idea a través de la vista cuando
está iluminado de manera adecuada; y el calor que no podemos eliminar de nuestra
idea del Sol, realmente no está más en el Sol que el color blanco que produce en
la cera”. Calor, color, olor, sabor y sonido son apariencias de los objetos a nuestros
sentidos. Potencialidades que sólo se realizan en la mente del observador. Locke
llama a estas cualidades de los objetos cualidades secundarias para distinguirlas
de las llamadas cualidades primarias que son aquellas que no sólo se perciben a
través de los sentidos (por ejemplo: extensión, forma, movimiento o reposo y
número) sino cuya existencia implica necesariamente un estar, es decir ocupar un
lugar en el espacio y en el tiempo. Sin embargo, las mismas nociones de espacio
y tiempo son relativas al observador y, además, pueden ser solo una creación de
la mente. Así, llevado a uno de sus límites, el empirismo iniciado por Locke
desemboca en el idealismo absoluto ya que el límite entre las cualidades primarias
y secundarias puede considerarse absolutamente artificial.
231
la conductividad del agua es aproximadamente 100 microS/cm. La
amplitud de la imagen puede estimarse como la diferencia de campos
eléctricos perpendiculares a la piel. Para ello se colocan muy cerca del
pez un par de alambres finos (de aproximadamente 100 micras de
diámetro, de transformador) aislados excepto en la superficie de corte y
cuyos extremos estén ubicados sobre una recta perpendicular a la piel,
separados 2 mm. Se mide la caída de potencial utilizando un amplificador diferencial cuya salida se monitoriza en un osciloscopio.7
A
B
Figura 8
Si se acercan distintos objetos se pueden observar los cambios en la
amplitud de la descarga. Si se utiliza un objeto cilíndrico cuyo contenido
y cara lateral no sean conductoras y sus bases sí sean conductoras (como
el que se muestra en la Figura 8A) se puede verificar la relación existente
entre resistencia del objeto y la amplitud de la imagen física. Para ello se
coloca el cilindro-estímulo con una de sus bases enfrentadas a la región
7. Si se carece de este instrumento puede utilizarse un pequeño radiorreceptor. Para
ello se abre la caja del mismo y se identifica el reóstato que controla el volumen.
Se conecta uno de los cables al punto medio y otro a masa. Al mover la perilla del
dial a un extremo se oirá la descarga del pez. Si se mide con un téster colocado en
posición AC la caída de potencial en el parlante dicha medida es un índice de la
amplitud de la descarga local.
232
donde se está midiendo la imagen eléctrica. Al conectar sucesivamente
entre sus bases resistencias de valor conocido se pueden medir las
correspondientes amplitudes de la señal registrada en el osciloscopio
Análogamente se puede verificar, si se dispone de un osciloscopio,
cómo las capacidades modifican no sólo la amplitud sino también la
forma de onda de la señal registrada. Para ello se coloca un condensador
entre las bases del cilindro, y se registra en el osciloscopio el campo local
enfrente del objeto.
En la Figura 8B se observan distintas formas de onda correspondientes a circuito abierto (izquierda), carga resistiva (22 kΩ centro arriba),
carga capacitiva (10 nF, centro abajo) y cortocircuito. Las flechas indican
que el camino entre circuito abierto y cortocircuito puede recorrerse con
diversidad de cargas y que una capacidad muy alta es equivalente a una
resistencia muy pequeña. La flecha vertical en gris indica que es posible
modificar forma de onda sin cambiar amplitud de la señal. Los peces son
capaces de discriminar forma de onda. Dicha capacidad sugiere que los
peces pueden evaluar una cualidad de la señal asociada a la impedancia
de los objetos. Es decir los peces podrían percibir una forma de “color
eléctrico”.
Memoria y discriminación de las imágenes eléctricas
¿Cuán relevantes son para el pez las imágenes físicas que acabamos
de describir? Para responder a esta pregunta debemos primero subrayar
5 conceptos básicos de fisiología sensorial: 1) detectar es contestar la
pregunta ¿hay algo ahí?; 2) discriminar es contestar la pregunta ¿es esto
distinto de esto otro?; 3) describir es contestar a la pregunta ¿cómo es
esto? 4) localizar es contestar a la pregunta ¿dónde está esto?; y
5) reconocer es contestar la pregunta ¿qué es esto? Cada una de estas
funciones requiere un procesamiento sensorial de grado cada vez más
elevado.
Una de las herramientas adecuadas para evaluar algunas de estas
funciones fue diseñada por el físico y fisiólogo alemán Fechner en 1864
a punto de partida de las observaciones de Weber, quien descubre que
relación entre el peso de un objeto y su mínimo incremento detectable es
constante para un amplio rango de objetos, y que existe un peso mínimo,
umbral, por debajo del cual no existe sensación de peso.
Fechner razona que la sensación o efecto psíquico causado por un
determinado estímulo puede cuantificarse suponiendo que la misma
mínima sensación ∆S es causada por el mismo incremento relativo del
estímulo ∆E/E (con E notando al estímulo y ∆E a su incremento). Esto
implica que el cociente incremental ∆E / ∆S para los mínimos incrementos medibles es proporcional al estímulo E. Fechner supone que la
derivada de la sensación con respecto al estímulo es inversamente
proporcional al estímulo:
233
δS / δE = K/E (7)
de modo que la sensación es una función medible del estímulo:
S = K log (E) + C (8)
y como en el umbral absoluto Eo la sensación tiende a cero
C= -K log (E0) (9)
Y entonces
S = K log (E/E0) (10)
Finalmente, Fechner concluye que la sensación, una característica
de la psiquis del sujeto, puede ser objetivamente medida utilizando las
reacciones del sujeto frente a distintos estímulos.
Las observaciones de Weber distan de ser generalizables para todas
las modalidades sensoriales en todo su rango dinámico y el razonamiento de Fechner se basa en supuestos razonables pero no necesariamente
válidos desde el punto de vista cuantitativo. Sin embargo, el experimento
clásico de Weber y la aproximación teórica de Fechner dio origen a una
nueva disciplina por medio de la cual se pueden evaluar en forma
experimental y comparable variables representativas de los procesos
psíquicos: la psicofísica.
Utilizando técnicas psicofísicas hemos podido verificar que los peces
son capaces de detectar, discriminar y hasta cierto punto cuantificar las
diferencias entre dos objetos.8 Sin embargo, la regla logarítmica de
Fechner no es válida en este caso. Como índice de detección hemos
utilizado un tipo de conducta conocido como respuesta de novedad
consistente en la ejecución de un acto motor exploratorio disparado por
un cambio en el entorno sensorial del animal. Son respuestas de
novedad mirar o girar las orejas en la dirección desde donde proviene un
ruido, mirar hacia un objeto que ingresa en el campo visual. En el caso
de los peces eléctricos, ya los primeros trabajos de Lissmann, se reportan
respuestas de novedad caracterizadas por el incremento súbito de la
frecuencia de repetición de la descarga. Dichas respuestas se provocan
por cambios en las características eléctricas de los objetos cercanos.
La técnica utilizada consistió en estudiar la probabilidad y la amplitud (es decir la magnitud del aumento de la tasa de repetición de la
descarga del órgano eléctrico) en función del cambio en la imagen
eléctrica a partir de distintas imágenes basales. Dicha técnica se puede
implementar en un salón de clases prácticas de enseñanza secundaria
8. Véase P. Aguilera, tesis de Doctorado PEDECIBA.
234
siempre que los grupos de estudiantes sean lo suficientemente reducidos
para evitar estímulos vibratorios generados por la discusión en voz alta
y la repercusión a través del piso de los movimientos de distintos
integrantes del grupo. Ya hemos explicado cómo medir la imagen
eléctrica. En este caso el cambio de resistencia debe realizarse utilizando
un relé para poder registrar en forma precisa el momento en que dicho
cambio ocurre. La amplitud de la respuesta de novedad se mide por la
reducción porcentual del intervalo entre pulsos inmediatamente al
cambio de resistencia del objeto.
A
B
Figura 8
235
Para medir el tiempo de ocurrencia del cambio de resistencia y los
tiempos de descarga del órgano eléctrico se requiere un programa de
computación que permite adquirir dichos sucesos a través del puerto
serie o del puerto paralelo de un computador digital.9
La probabilidad de obtener respuestas de novedad en función del
cambio en la amplitud de la descarga del órgano eléctrico es una función
sigmoide como se observa en la Figura 9A. Dicha función es independiente de la amplitud de la imagen basal. Estos resultados indican que existe
un umbral constante, positivo, e independiente del valor inicial de la
imagen eléctrica, por encima del cual un cambio de amplitud de la
imagen provoca respuestas de novedad. Es decir, la reducción del perfil
de la imagen de un objeto menos conductivo que el agua es igualmente
detectable que el incremento de la imagen de un objeto cuya conductividad
es mayor a la del agua. Contrariamente, la reducción del perfil de la
imagen de un objeto más conductivo que el agua y el incremento de la
imagen de un objeto cuya conductividad es mayor a la del agua no
causan respuestas de novedad.
Este estudio nos permitió observar además otro fenómeno: la amplitud de la respuesta de novedad es función lineal del logaritmo del
incremento de amplitud (∆amplitud, Figura 9B) con constante de
proporcionalidad k:
RN = k. log (∆amplitud/∆umbral) (11)
Nuestros experimentos sugieren que el sistema nervioso central de
estos peces es capaz de almacenar y comparar sucesivas imágenes
discretas. A diferencia de otros sistemas en los cuales el flujo sensorial
es continuo, en estos peces cada descarga del órgano eléctrico da origen
a una imagen individual. Dado un tren de descargas homogéneo, basta
una única imagen discordante en más de una diferencia umbral con el
resto del tren para provocar una respuesta de novedad.
Surge entonces la pregunta ¿contra qué se compara la imagen
discordante? Una hipótesis es que cada imagen se compara con una
imagen fija genéticamente determinada. Dicha hipótesis no es plausible
dado que si así fuese debería responderse a los valores absolutos y no a
cambios en la amplitud de las imágenes. La hipótesis alternativa que
parece más probable es que el sistema compara cada nueva imagen con
una imagen neural resultante de almacenar imágenes recientes. Es
decir, existe una memoria de corto plazo implementada por el sistema
sensorial. ¿Cuáles son las reglas que rigen dicha memoria? ¿Se compara
imagen a imagen o existe un efecto remanente?
9. Programa disponible a pedido. Corre en modelos 386 a pentium I siempre que
tengan instalado DOS, (Windows 311, 95 o 98).
236
Para responder estas preguntas se diseñó el siguiente experimento:
se aplicaron cambios máximos de amplitud del estímulo de modo
periódico. Cada 30 segundos se incrementó la amplitud del estímulo
cortocircuitando las bases del cilindro que oficiaba de objeto-estímulo y
se mantuvo en esta condición durante una determinada fracción del
ciclo luego de la cual el circuito se volvió a abrir. En estas condiciones se
modificó la fracción del ciclo en la cual se aplicaba el cortocircuito. La
predicción antes del experimento fue que si cada imagen se comparase
con la inmediatamente anterior la respuesta no debería modificarse
dado que el cambio fue siempre igual. Por el contrario, una memoria
remanente causaría un cambio gradual de la respuesta dependiente de
la duración de dicha remanencia. La experiencia confirmó esta segunda
predicción (Figura 10).
Figura 10
La gráfica de la Figura 10 fue obtenida con una intensidad de estímulo
máxima dicho cambio en la respuesta. Dicha gráfica podría explicarse
por una disminución de la constante de proporcionalidad k, de un
aumento del umbral o de ambos (véase ecuación 7).
Para dilucidar si solo uno o ambos parámetros intervenían en dicho
proceso de memoria se realizó otro grupo de experimentos en los cuales
se obtuvieron respuestas de novedad para los mismos 4 cambios de
amplitud en tres condiciones. Se aplicaron cambios cíclicos de la
impedancia del objeto entre circuito abierto y circuito cerrado por una de
cuatro resistencias. Se compararon secuencias con distintas fracciones
de tiempo en circuito abierto (1/15 de ciclo, círculo claro; 1/3 de ciclo
círculo lleno; y 14/15 de ciclo, cuadrado claro). Los resultados que se
muestran en la Figura 11 indican que sólo la pendiente k es modificada
y que ésta crece con el número de pulsos de amplitud basal.
237
Figura 11
Puede concluirse entonces que el sistema nervioso genera una
memoria renovable. Dicho proceso parece ocurrir, imagen a imagen, de
modo que cada imagen compara la representación almacenada en el
pasado. Simultáneamente se actualiza la representación de la escena
electrosensorial integrando la información proveniente de la nueva
imagen. La exploración es realizada en el caso de los peces eléctricos
aplicando una potencialidad idéntica (la activación del órgano eléctrico)
a una realidad cambiante y evaluando la respuesta de dicha realidad
(imagen eléctrica). Los experimentos muestran que el sistema es predictivo.
La creación de una memoria de corto plazo y la comparación de dicha
memoria con la imagen presente del mundo permite al pez establecer
una medida de la información contenida en cada imagen y reaccionar
con una conducta exploratoria tanto mayor cuanto más inesperada es
la imagen presente.
Reflexiones finales
El estudio de animales cuyo comportamiento está determinado en un
grado importante por un sentido intuitivamente inaccesible por los seres
humanos, como la representación eléctrica del mundo, nos provee de un
excelente ejemplo para entender la relación realidad y su representación
por el cerebro sin preconceptos derivados de las particularidades de
nuestros propios sistemas sensoriales.
La peculiaridad de que dichos sistemas sean activos, introduce un
elemento adicional a favor de su utilización como modelo. La llamada
“visión pura”, derivada de la aplicación de conceptos de inteligencia
artificial, intenta establecer formas de decodificación de la imagen
computacional que permitan inferir la realidad que la generó.
238
Este no es el caso de la percepción animal. La realidad no sólo se
representa para su contemplación sino que se representa para la acción
y toda acción condiciona una representación del mundo posterior. Es
decir no existe acción sin percepción y percepción sin acción.10 Se conoce
entonces en tanto se explora y se explora en tanto se gana información,
es decir cuando ocurren fenómenos inesperados. Se aprende a conocer
tanto como se aprende a explorar.
El problema de la existencia de una realidad externa a la mente del
observador y su correspondencia con su representación consciente ha
sido materia de estudio filosófico desde la más remota antigüedad hasta
nuestros días.
La coherencia de los hallazgos de la ciencia experimental sugiere la
presencia de una realidad externa coherente, independiente de la
capacidad perceptual de cada individuo. Sin embargo, la sensatez del
arte11 muestra que la realidad percibida por un actor consciente no
necesariamente corresponde a la realidad objetiva.
Se sustituye entonces el problema de la existencia de una realidad
externa al individuo por el problema de cómo es dicha realidad y cómo
el individuo representa dicha realidad.
De cualquier forma que sea el mundo externo al individuo, es
necesario convenir que la representación de la realidad externa por cada
individuo es dependiente de sus órganos sensoriales, de la estructura y
funciones de su cerebro y de la capacidad exploratoria de dicho individuo, es decir de la dinámica del ciclo acción-percepción.
La realidad externa es común pero su representación compartida con
otros individuos es fragmentaria. Conciben el mismo mundo sólo
aquellos individuos que han desarrollado sistemas de representación
compatibles y viven en circunstancias similares. Surge entonces la
noción de mundo perceptual o Merkwelt. Nikolaas Tinbergen hace notar
que “cada animal tiene su propio Merkwelt y este mundo difiere de su
ambiente tal como lo percibimos nosotros, es decir de nuestro propio
Merkwelt’’.12
Las propiedades básicas de los sistemas sensoriales están distribuidas ampliamente en la escala zoológica y derivan en general de la
experiencia individual azarosa y la estructura potencialmente presente
en su capital genético.
La capacidad de percibir y representar el mundo en el que operamos
los seres humanos, no sólo deriva de estos dos factores sino que se
10. “Cualquier pieza de conocimiento está conectada con una acción… conocer un objeto
es usarlo asimilándolo dentro de un esquema de acción, es decir lo que tienen en
común varias repeticiones o superposiciones de la misma acción”. Biology and
knowledge, J. Piaget, 1971.
11. “Hay, Horacio, en el cielo y en la tierra, algo más de lo que puede soñar tu filosofía”.
Hamlet, W. Shakespeare.
12. Tinbergen N., The study of instinct, Oxford University Press, New York, 1951.
239
adquieren lentamente en el desarrollo y la maduración del cerebro.
Dicho desarrollo y maduración requiere que cada cerebro individual
elabore razonamientos, juicios, y estrategias coherentes de exploración
de la realidad a partir del capital cognitivo acumulado por la humanidad.
Los educadores debemos ser conscientes de que, independientemente de
la asignatura, lograr dicha utilización, motivar el pensamiento de los
estudiantes, es nuestra principal tarea.
Esperamos que el lector comparta con nosotros que plantear el
problema de cómo es el mundo eléctrico de los peces es una excelente
excusa para ello.
Lecturas sugeridas
Las siguientes son revisiones sobre estos temas que pueden aportar
detalles y extensa bibliografía que escapan a las características de este
trabajo. Sugerimos además la lectura de los originales mencionados en
las notas al pie.
Trujillo-Cenóz, O. (1991) “El enigma de los peces eléctricos”. Ciencia Hoy.
Macadar, O. (1993) “Motor control of waveform generation” in Gymnotus carapo. J.
Comp. Physiol A. 173: 728-729.
Caputi A.A., (1999) “The electric organ discharge of pulse gymnotiforms: the
transformation of a simple impulse into a complex temporal electromotor pattern”,
J. Exp. Biol. 202 1229-1241.
Caputi, A. A. (1999) “Aprendiendo neurobiología con los peces eléctricos”. Actas de
Fisiología. 5: 109-157.
Lorenzo D, Silva A., Caputi A.A. , Borde M., Macadar O. (2001) “Electrogeneration in
weakly electric fish” in Sensory biology of jawed fishes. New insights. Oxford & IBH
Publishing Co. Pvt. Ltd.
Caputi A.A., Castelló M.E., Aguilera P.A., Trujillo-Cenóz O. (2002) “Electrolocation and
electrocommunication in pulse gymnotids: signal carriers, pre-receptor mechanisms
and the electrosensory mosaic”. J Physiol. Paris 96: 493–505.
R. Budelli, A.A. Caputi, L. Gomez, D. Rother and K. Grant, (2002) “The electric image”
in G.Petersii J. Physiol. (Paris) 96: 421–29
Caputi A. A., “Contribution of electric fish to the understanding of reafferent sensory
systems”. J. Physiol. Paris 98 (2004) 81–97
Caputi A.A., Budelli R. (2005) “Peripheral electric imaging by freshwater fish”. J. Comp.
Physiol. A (in press).
Caputi A.A., Carlson, B., Macadar O., (2005) Electric organs and their control.
Electroreception Ed. By T.H.Bullock, C. Hopkins, A.N. Popper and R.R. Fay.
Springer-Verlag.
240
Estrés oxidativo y enfermedad
ANA DENICOLA, PH.D.
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA BIOLÓGICA
FACULTAD DE CIENCIAS
Líneas de investigación del grupo:
El área general de trabajo está enmarcada en el estudio de la
producción, reactividad, difusión, efectos biológicos, patogenicidad y
farmacología de radicales libres del oxígeno y nitrógeno, en relación con
la patología cardiovascular, neurodegenerativa, inflamatoria e infecciosa. En particular se estudian las propiedades fisicoquímicas de radicales
libres formados en sistemas biológicos, los mecanismos de daño molecular
a macromoléculas biológicas por especies reactivas y mecanismos de
reacción de potenciales antioxidantes.
Integración del grupo de investigación:
Ana Denicola (Gdo. 4, 40 hs, Lab. Fisicoquímica Biológica, Ph.D. en
Bioquímica).
Beatriz Alvarez (Gdo. 3, DT, Lab. Enzimología, Dr. en Química).
Leonor Thomson (Gdo. 3, DT, Lab. Enzimología, Dr en Medicina, Dr. en
Ciencias Biológicas) Actualmente realizando un post-doctorado en
USA.
Gerardo Ferrer-Sueta (Gdo. 3, 30 hs, Lab. Fisicoquímica Biológica,
Master en Química, finalizando Doctorado en Química).
Laura Celano (Gdo. 2, 30hs, Lab. Enzimología, estudiante de Maestría
Biología).
Matías Möller (Gdo.1, 20 hs, Lab. Fisicoquímica Biológica, Lic. Bioquímica,
Magister en Química, iniciando el doctorado en Química).
Luciana Hannibal (Gdo. 1, 20 hs, Lab. Fisicoquímica Biológica, Lic.
Bioquímica).
Bruno Manta (Gdo. 1, 20 hs, Lab. Enzimología, finalizando Lic. Bioquímica).
Daniel Murillo (Dr. en Medicina, finalizando la Maestría en Biología).
Sebastián Carballal (Lic. Bioquímica, realizando Maestría en Química).
Darío Vítturi (realizando Trabajo Especial Lic. Bioquímica).
Verónica Tórtora (realizando Trabajo Especial Lic. Bioquímica).
241
Mucho se habla hoy de radicales libres, terapia antioxidante,
antirradicalar, pero ¿qué entendemos por radical libre?
Radical libre es todo compuesto que contiene uno o más electrones
desapareados.
Ejemplos pueden ser el anión superóxido (O2•-) radical centrado en
el oxígeno, radical tiilo (RS•) centrado en el azufre, radical triclorometilo
(CCl3•) centrado en el carbono, y óxido nítrico (•NO) donde el electrón se
encuentra deslocalizado entre ambos átomos. El punto (•) justamente
denota su carácter radicalar. También son radicales los metales de
transición que tienen incompleto su orbital d.
En general los radicales son muy reactivos, por lo tanto de corta vida
media, y en general muy oxidantes, captando un electrón para completar
el orbital. Un ejemplo representativo es el radical hidroxilo (OH•) con una
vida media de 1 ns (1 nanosegundo) y un potencial de reducción estándar
de 2.3V. Pero no todos los radicales libres son muy reactivos, por ejemplo
la vida media del •NO es de 5 - 30 segundos. Tampoco todos los radicales
libres son oxidantes, por ejemplo el O2•- es más bien reductor.
En 1969 aparece la publicación:
McCord, J., and I. Fridovich. (1969) “Superoxide dismutase, an
enzymic function for erythrocuprein (hemocuprein)” J. Biol. Chem. 244,
6049-6055.
Donde McCord y Fridovich encuentran en eritrocitos, una actividad
enzimática que utiliza el radical anión superóxido O2•- como sustrato y
la denominan superóxido dismutasa (SOD). La SOD cataliza la siguiente
reacción:
2 O2•- → H2O2 + O2
La existencia de una enzima para descomponer un radical libre,
estaba indicando que se producía in vivo ese radical. Más aún, estos
investigadores observan que presentan actividad SOD aquellos organismos aeróbicos, pero está ausente en microorganismos estrictamente
anaeróbicos (Tabla I), o sea que la formación de O2•- estaba asociada al
metabolismo del oxígeno.
242
Tabla I. Contenido de SOD y catalasa de varios microorganismos
SOD
Aerobios
Escherichia coli
Salmonella thypirium
Halobacterium salinarum
Rhizobium japonicum
Micrococcus radiodurans
Saccharomyces cereviseae
Mycobacterium sp.
Pseudomona sp.
Anaerobios estrictos
Veilonella alcalescens
Clostridium sp.
Butyrivibrio fibrisolvens
Anaerobios aerotolerantes
Butyribacterium rettgeri
Streptococcus fecalis
Streptococcus mutans
Streptococcus bovis
Streptococcusmitis
Streptococcus lactis
Lactobacillus plantarum
CAT
(unidades/mg. Prot.) (unidades/mg. Prot.)
1.8
6.1
1.4
2.4
2.1
3.4
2.6
0.7
7.0
289
3.7
13.5
2.9
2.7
2.0
22.5
0
0
0
0
0
<0.1
1.6
0.8
0.5
0.3
0.2
1.4
0
0
0
0
0
0
0
0
Tomado de McCord, J.M., Keele, B.B., and Fridovich, I. Proc. Natl. Acad. Sci. (1971) 68,
1024-
Producción biológica de radicales libres
Los organismos aeróbicos se benefician energéticamente al acoplar la
oxidación de nutrientes con la formación de ATP a nivel de la mitocondria.
La citocromo c oxidasa mitocondrial utiliza oxígeno molecular O2 y lo
reduce por 4 electrones a H2O. Pero en la transferencia de electrones en
la cadena mitocondrial, pueden formarse especies parcialmente reducidas del oxígeno; de hecho, en condiciones normales, del 1 al 2% del O2
consumido por células aeróbicas, es reducido parcialmente a O2•- . Este
superóxido dismuta (espontánea o enzimáticamente, SOD) para dar
peróxido de hidrógeno H2O2, que en presencia de metales de transición
reducidos puede ser fuente de radical hidroxilo (reacción de Fenton):
2 O2•- + 2 H+ → H2O2 + O2
H2O2 + Fe+2 → •OH + OH- + Fe+3
Con el nombre de especies reactivas del oxígeno (ROS, en inglés) se
agrupa no sólo a los radicales libres del oxígeno como el O2•- y •OH, sino
243
también algunos derivados del oxígeno no radicalares pero igualmente
reactivos como el H2O2, el ozono (O3) y el oxígeno singulete.
La producción biológica de intermediarios parcialmente reducidos
del oxígeno, no solo se da por el escape de electrones en la cadena
respiratoria mitocondrial, sino también en otras reacciones de transferencia de electrones, autoxidaciones no enzimáticas (catecoles, quinonas),
producto de reacciones catalizadas por enzimas redox (NADPH oxidasa,
xantina oxidasa, aldehído oxidasa, urato oxidasa, etc.). No hay que
olvidar la formación de radicales libres a partir de xenobióticos reducidos
por enzimas microsomales NADPH-dependientes y luego generan O2•por autoxidación, por ejemplo el herbicida paraquat.
Defensas antioxidantes
En respuesta a este bombardeo suave de radicales libres en condiciones fisiológicas, los organismos aeróbicos cuentan con mecanismos de
defensa para evitar el potencial daño que puedan generar estas especies
reactivas. Los antioxidantes endógenos se dividen en enzimáticos y no
enzimáticos (Tabla II).
Tabla II. Defensas antioxidantes
No enzimáticas
Enzimáticas
a-Tocoferol (Vit. E)
Ascorbato (Vit. C)
b- Caroteno (Vit. A)
Glutatión
Ubiquinol
Urato
Bilirrubina
Albúmina
Superóxido dismutasa (SOD)
Catalasa (CAT)
Glutatión peroxidasa (GSH Px)
Ascorbato peroxidasa
Cuando se genera un desbalance en este delicado equilibrio entre la
producción de radicales y los niveles de antioxidantes presentes, se crea
un estado de estrés oxidativo, ya sea por una sobreproducción de
especies reactivas, o por una disminución en los niveles de antioxidantes
o falla en los sistemas de reparación. El estrés oxidativo en mamíferos
conduce a varias disfunciones metabólicas: daño a ADN, depleción de
ATP, oxidación de glutatión, aumento intracelular de calcio libre,
inactivación de actividades enzimáticas, lipoperoxidación de membranas, etc.
La Tabla III resume algunas patologías asociadas a estrés oxidativo,
donde hay evidencia de la participación de radicales libres en la etiología
de la enfermedad. Los puntos suspensivos indican que la lista está
abierta y crece cada día.
244
Tabla III. Patologías asociadas a estrés oxidativo
Ateroesclerosis
Hipertensión
Isquemia/reperfusión
Parkinson
ALS
Alzheimer
Cáncer
Hiperoxia
Osteoartrosis
Enfisema
ARDS
Diabetes
Fibrosis cística
...
A fines de la década del 80 se identifica otro radical libre producido
en sistemas biológicos, pero no derivado del O2, es el óxido nítrico (•NO).
Pero en este caso existe una enzima que específicamente cataliza la
formación de •NO a partir de arginina y usando varios cofactores (NADPH,
O2, BH4), es la óxido nítrico sintasa, NOS. Se conocen tres isoformas: la
neuronal (nNOS), la endotelial (eNOS) y la inducible (iNOS) que indican las
principales funciones fisiológicas que cumple el NO como neurotrasmisor,
vasodilatador y efector de la respuesta inmune. A pesar de ser un radical
libre, el •NO no es muy reactivo, reaccionando principalmente con
centros metálicos u otros radicales. Justamente, una de las reacciones
más rápidas del •NO es con el radical O2•- para dar un producto no
radical pero fuertemente oxidante, el peroxinitrito, ONOO-. Nuestro
laboratorio ha estudiado la reactividad de peroxinitrito con diferentes
biomoléculas, trabajado en la identificación de los productos de reacción
y las consecuencias biológicas de dichas modificaciones oxidativas.
Con el nombre de especies reactivas del nitrógeno (RNS, en inglés) se
agrupa a los radicales centrados en el nitrógeno, como •NO, •NO2 (dióxido
de nitrógeno) y también especies derivadas del •NO no radicalares como
el peroxinitrito, el N2O3 (trióxido de dinitrógeno).
Blancos moleculares de radicales libres
Como ya dijimos, no todos los radicales son igualmente reactivos. El
•OH es altamente reactivo y muy oxidante, entonces, una vez formado
reacciona con cualquier molécula en la vecindad de su sitio de formación. Su alta reactividad lo convierte en no selectivo, y su citotoxicidad
depende del lugar crítico donde se esté generando. En cambio el O2•- es
un radical reductor y poco reactivo, adjudicándose su citotoxicidad a la
245
formación de •OH por un mecanismo metal-dependiente (Haber-Weiss),
o por la formación de peroxinitrito.
La lipoperoxidación de los ácidos grasos insaturados de membrana es
uno de los procesos radicalares más estudiados, señalando una etapa de
iniciación, seguida de la propagación y luego terminación:
LH + R• → L• + RH iniciación
L• + O2 → LOO• propagación
LOO• + LH → L• + LOOH
LOO• + AH → LOOH + A• terminación
Donde LH es el ácido graso insaturado y AH el antioxidante que corta
la propagación.
La lipoperoxidación destruye la integridad estructural y funcional de
las membranas, imprescindibles para un metabolismo celular normal.
Además ejerce un efecto tóxico indirecto al aumentar la concentración
intracelular de aldehídos.
La oxidación de proteínas por radicales libres se da a nivel de los
residuos aminoacídicos así como en los grupos prostéticos. Las modificaciones oxidativas, deamidación, formación de carbonilos, formación
de metionina sulfóxido, cistina, ditirosina, incluso nitrotirosina o
ntirotriptofano, llevan a cambios de conformación, de hidrofobicidad, de
carga, que en definitiva pueden provocar alteraciones en la funcionalidad
de la proteína, la formación de agregados proteicos y a un aumento del
recambio proteolítico.
La oxidación de ADN por radicales libres sucede tanto a nivel de las
bases nucleotídicas como de los residuos azúcar-fosfato y las consecuencias son graves: muerte celular, mutaciones, transformaciones a
células tumorales. Los radicales libres muy reactivos como el radical
hidroxilo, generado fuera del núcleo, es improbable que lleguen a
reaccionar con el ADN, siendo más probable a difusión de peróxidos al
núcleo que reaccionarán con el ADN directamente o a través de especies
radicalarias derivadas. El ADN mitocondrial está más expuesto ya que la
mitocondria es fuente de radicales derivados del oxígeno.
No sólo las macromoléculas biológicas son susceptibles de ataque por
radicales sino también los componentes celulares de bajo peso molecular
fácilmente oxidables. Se destacan glutatión (reductor de bajo peso
molecular, antioxidante intracelular clave), NAD(P)H, o ATP.
En nuestro laboratorio hemos estudiado la reactividad de radicales
libres y especies derivadas con distintas biomoléculas, los productos de
oxidación, las consecuencias biológicas de esas modificaciones.
Estamos interesados además en desarrollar potenciales antioxidantes,
sintéticos o extraídos de productos naturales.
¿Qué es un antioxidante? Una sustancia que presente en pequeñas
cantidades es capaz de inhibir un proceso de oxidación.
246
Al evaluar un antioxidante se deben tener en cuenta varios aspectos:
Qué biomolécula protege; si llega in vivo al compartimento celular
donde se halla esa biomolécula y a una concentración suficiente (su
biodisponibilidad).
Cuál es el mecanismo de acción; si previene la formación de radicales,
si atrapa los radicales ya formados, o si repara el daño hecho.
En el caso de atrapar radicales libres, no se debe olvidar que el
producto de la reacción es un nuevo radical, que debe ser menos reactivo
y menos tóxico que el primario.
Terapia antioxidante
Hoy se reconoce que los radicales libres participan en la patogénesis
de un creciente número de enfermedades incluyendo las dos mayores
causas de muerte en occidente: ateroesclerosis y cáncer, pero también
están involucrados en muchas enfermedades neurodegenerativas
(Parkinson, Alzheimer, etc.), procesos inflamatorios, asma y envejecimiento.
Parece entonces que los radicales libres representan un blanco
terapéutico prometedor en el desarrollo de fármacos contra varias
enfermedades. En este contexto, los antioxidantes naturales han recibido especial atención ya que pueden servir como compuestos líderes en
el desarrollo de nuevos fármacos y representan una alternativa al uso de
antioxidantes sintéticos.
El consumo de antioxidantes en la dieta presente fundamentalmente
en frutas y vegetales, está asociado con una disminución del riesgo de
enfermedades degenerativas como cáncer y disfunciones
cardiovasculares. Por lo tanto, mejorando la dieta o suplementándola
con antioxidantes efectivos, se podría aspirar a mejorar la salud general.
En la actualidad, se utilizan antioxidantes en contadas áreas clínicas:
en cirugías de bypass cardíaco, en tratamiento de ARDS (síndrome de
distress respiratorio, adulto y neonatal), neumonía secundaria a infección por influenza, y en la preservación de órganos para trasplante.
En nuestro laboratorio apuntamos a medir la capacidad antioxidante
plasmática de nuestra población como medida de la calidad de la dieta
y para evaluar la suplementación con antioxidantes. Nos interesa
además la búsqueda de nuevos antioxidantes naturales en productos
naturales autóctonos.
247
La física un siglo después
ARTURO LEZAMA
INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
Para mí es un gusto estar aquí, me parece muy importante esta
actividad de las pasantías PEDECIBA-UNESCO, y espero que ustedes la
hayan aprovechado.
I. Introducción
Quisiera empezar esta charla aclarando su título, “La física un siglo
después” ¿de qué? La respuesta es obvia: después de lo que pasó hace
cien años, concretamente en el año 1905.
En ese año 1905 pasó algo particular en la historia de la física y en
la historia del conocimiento, porque entonces, este Sr. que es Albert
Einstein (transparencia 2), publicó tres trabajos en el mismo número de
los Anales de Física, de Alemania, que fueron tres trabajos que realmente
revolucionaron la historia del conocimiento y la historia de la física en
particular.
La idea de esta charla es abordar desde un punto de vista más bien
filosófico, epistemológico, algunas consecuencias de ese cambio en la
manera de ver el universo que fue empezando a surgir a partir de esa
época. Voy a evitar en lo posible cuestiones técnicas de física, entre otras
Transparencia 1
Transparencia 2
249
cosas porque supongo que la audiencia no es toda especialista en física.
Por otra parte, quisiera dejar claro que las transformaciones que
ocurrieron a partir de esa fecha tuvieron varias vertientes, en particular
Einstein es responsable de una de las vertientes más interesantes, que
es la visión del universo en términos de una teoría que podríamos llamar
de geométrica, que es la teoría de la relatividad y que ha cambiado
profundamente nuestra forma de ver las cosas. Hoy, yo no quiero ir por
ese lado, no voy a hablar de la teoría de la relatividad, sino que me voy
a referir a otra revolución más o menos concomitante que es aquella que
tiene que ver con la Física Cuántica. Esencialmente voy a hablar de la
mecánica cuántica y sus consecuencias.
La importancia de 1905 ha sido reconocida internacionalmente.
Tanto así que el año 2005 ha sido declarado por las Naciones Unidas
como Año Internacional de la Física y en todo el mundo se están
organizando eventos para tratar de recordar la fecha y promover la
actividad física.
II. El triunfo de la Física Clásica
Voy a empezar entonces la historia a partir de fines de siglo XIX,
simplemente comentando que en ese momento se vivía una especie de
euforia a nivel científico y epistemológico relacionada con el éxito de la
física clásica. Esta imagen (transparencia 3) sacada de un libro de Julio
Verne representa esa exaltación, donde parecía que con lo que se había
entendido hasta ese momento se podía realmente dominar y controlar la
naturaleza y que por lo tanto el desarrollo humano no tendría límite. Se
entendían (según se creía entonces) bastante bien la casi totalidad de los
fenómenos físicos. Este éxito estaba principalmente basado en las
teorías mecánicas que había desarrollado Newton (transparencia 4), que
había introducido además de algunas herramientas matemáticas nuevas, una teoría muy sencilla basada en un conjunto muy pequeño de
ecuaciones y parámetros. Esa teoría, expresada en la simple ecuación
Transparencia 3
250
Transparencia 4
Transparencia 5
Transparencia 6
f =ma resultó que de repente había organizado todo el universo... Por
ejemplo, toda la complejidad de los movimientos de los astros resultaba
ser consecuencia de esa simple ecuación, lo cual evidentemente no podía
dejar de entusiasmar sobre el enorme poder de comprensión conseguido
a partir de los trabajos de Newton.
Una cosa parecida ocurría en el terreno de la termodinámica. La
termodinámica en su versión macroscópica, ilustrada aquí (transparencia 5) por Carnot y en su versión de estadística, ilustrada por Boltzmann,
también había logrado éxitos notables, que entre otras cosas dieron
lugar a todas las máquinas térmicas que conocemos permitiendo la
revolución industrial con sus consecuencias tremendas que como se
sabe cambiaron la faz de la tierra. Entonces, también la termodinámica
era motivo de orgullo y de entusiasmo por su alcance.
Finalmente, el panorama se completaba con la visión sintética que se
había llegado a tener, en aquel entonces, de los fenómenos electromagnéticos, que están aquí simbolizados en la figura de Maxwell (transparencia 6), que fue quien consiguió hacer la síntesis de los fenómenos
electromagnéticos mediante un conjunto de ecuaciones que explican
todas las tecnologías que nosotros
conocemos hoy en día relacionadas
con las telecomunicaciones, con la
óptica, con las ondas de radio, radar y todo eso.
Sin duda la física clásica era
una física extremadamente exitosa.
Voy ahora a recordar desde un punto de vista filosófico y epistemológico
cuál es la esencia de la física clásica
(transparencia 7).
Transparencia 7
251
III. La visión clásica del mundo
La física clásica está extremadamente ligada a lo que podríamos
llamar sentido común. No voy a intentar definir este concepto pero todo
el mundo tiene una idea de lo que es. La física clásica describe el mundo
desde un punto de vista que está a la escala de nuestra experiencia. Sus
objetos son bolitas, cuerpos, en fin, cosas que las vemos, que las
sentimos, que las tocamos, que están por lo tanto a la escala de nuestra
experiencia cotidiana. No se mete la física clásica, por lo menos naturalmente, con cosas muy microscópicas, o directamente con cosas muy
macroscópicas. Una cosa que parece obvia es que en la física clásica cada
objeto es un objeto, por ejemplo si yo tengo dos bolitas, son dos bolitas,
cada bolita es una bolita distinta de la otra, y eso sigue siendo así a lo
largo de la evolución del sistema por compleja que sea ésta. Veremos que
ésta es una de las cosas que va a tener que cambiar...
La física clásica corresponde con nuestra percepción causal de los
acontecimientos, o sea que nosotros sentimos que hay algo que es una
causa, que está en el pasado, que de alguna forma implica o motiva un
hecho que es el que estamos observando en el presente, y de ese hecho
podemos prever que tendrá consecuencias que están en el futuro.
Entonces, esta especie de recorrido es característica de nuestra manera
de pensar, y es característica de la física clásica.
Puede ser que esa coincidencia entre nuestra manera de pensar y los
fenómenos que están actuando a nuestro alrededor, tenga algo que ver
con la forma como funciona el cerebro y nuestra conciencia. Como
ambos tienen un origen evolutivo, es natural que estén adaptados a la
comprensión de los fenómenos de la vida cotidiana.
Quiero comentar ahora con un poco más de detalle cómo define la
física clásica un sistema físico (transparencia 8). En física clásica las
descripción del movimiento de las partículas usa esencialmente variables que son las coordenada x y la cantidad de movimiento p, y la
evolución del sistema puede visualizarse mediante la trayectoria, en un
espacio que se llama espacio de
fase donde vamos viendo, a medida
que pasa el tiempo, cuáles son las
distintas posición y cantidad de
movimiento que tiene el sistema. El
estado del sistema está descrito por
estas dos magnitudes, que cité, pero
las magnitudes que uno observa
físicamente son por ejemplo la propia posición y la cantidad de movimiento, o cualquier otra magnitud
construida a partir de éstas, por
Transparencia 8
ejemplo la energía. Entonces, lo
252
Transparencia 9
Transparencia 10
que ocurre en la física clásica es que por un lado tenemos el estado, que
en este caso serían las variables x y p, y por otra parte tenemos los
observables, que también son las variables x y p. O sea, no hay en la física
clásica una distinción entre la magnitud física que uno observa y el
estado del sistema, ambas cosas son más o menos sinónimos en teoría
clásica. A todo esto uno puede pensar: bueno pero esta teoría está
describiendo una realidad física. Por lo tanto en teoría clásica uno tiene
la tentación de decir que es la realidad física la que está representada por
el estado y también los observables: El estado son los observables y es
la “realidad”. La transparencia 9 es la que resume nuestra visión del
mundo a través de la física clásica mediante la coincidencia de estos tres
aspectos de estado, observables y realidad física subyacente. Todo esto
está de acuerdo con una visión determinística del mundo. Cuando uno
tiene el sistema, uno puede observarlo y determinar perfectamente el
estado. Si uno conoce perfectamente el estado, éste evoluciona de forma
única. Una forma de ilustrar esto está representada en la transparencia
10. Hay una continuidad, una única línea que une el pasado con el
futuro, y el presente no es otra cosa que un punto en esa línea.
IV. Solucionando algunas
cuestiones pendientes
Bueno, esto concluye este panorama del estado de cosas a fines de
siglo diecinueve. Está elocuentemente resumido por esta frase
(transparencia 11) que se le atribuye a Thomson (hay frases de
Thomson para cualquier cosa). Esta
en particular pretende que “la física ya está liquidada”, que lo que
habría para hacer a partir de aquel
Transparencia 11
253
momento son más y más medidas
para tratar de documentar las cosas con mayor detalle, pero que no
habría ninguna cosa esencialmente nueva para ser descubierta.
Sin embargo, se habían identificado un pequeño conjunto de problemas, en apariencia menores,
que no estaban realmente bien
comprendidos. Uno de esos problemas que pocas veces se enuncia como tal es el de la estabilidad
Transparencia 12
de la materia (transparencia 12).
La materia es estable, eso es tan obvio que nadie se lo plantea como
problema filosófico, ni científico. El mundo existe, el mundo está ahí. Si
no hubiera mundo no estaríamos aquí conversando. O sea la estabilidad
de la materia es un dato del paisaje. Pero no es obvio. No es obvio sobre
todo porque a la luz de los estudios del electromagnetismo, se sabe que
la materia está compuesta de cargas eléctricas y un conjunto de cargas
eléctricas, generalmente no constituye un sistema estable. Entonces, la
estabilidad manifiesta de la materia, el hecho de que yo no desaparezca
(por ahora) es un problema que hay que plantearse y que no tiene
solución desde el punto de vista clásico.
Otro problema que no estaba bien entendido en el siglo XIX es el del
espectro de la luz emitida por los cuerpos incandescentes (transparencia
13). Eso parecía una cosa que había quedado en el tintero, pero resultó
no ser una cuestión menor. Al contrario, la solución a ese problema tuvo
consecuencias dramáticas. El hombre que consiguió resolver este problema fue Planck. Lo logró hacer a costa de una hipótesis muy extraña,
que está presentada en la transparencia 14 y que consiste en suponer
que la energía de un resorte, o un oscilador cualquiera, no puede ser
arbitraria. Debe estar constituida de un número entero de paquetes de
Transparencia 13
254
Transparencia 14
energía todos iguales. Cada paquete corresponde a la frecuencia del
oscilador multiplicada por una constante universal que es la constante
de Planck h. Esta hipótesis, el propio Planck nunca se la tragó. A él le
resultaba antinatural. Entendía que era necesaria para llegar al resultado al cual tenía que llegar, pero nunca entendió su significado.
Inclusive buscó durante mucho tiempo ver si la podía evitar.
Otro efecto que no se entendía muy bien, y que se puso de manifiesto
en ese momento, es el efecto fotoeléctrico (transparencia 15), al cual
Einstein dio una explicación, también mediante una hipótesis curiosa. Postuló que la luz está formada
por partículas y que cada partícula
de luz transporta la energía E=hv
donde v es la frecuencia de la onda
luminosa. Esta es una hipótesis
muy audaz, sobre todo viniendo de
Einstein. Einstein era un tipo que
creía muy fuertemente en las teorías electromagnéticas de la luz en
término de ondas. Tanto creía en
eso que fue a partir del estudio de
Transparencia 15
las ecuaciones de Maxwell que llegó
a la teoría de la relatividad. Sin embargo, en el mismo número de la
Anales de Física en que publicó su trabajo sobre relatividad, publica una
teoría que se basa en el carácter corpuscular de la luz. Al hacer esto, de
alguna manera, está suponiendo que la luz no son ondas, sino que son
partículas. Sin duda una hipótesis curiosa la que tuvo que hacer
Einstein en este momento. Esto muestra que se vivía una etapa de
desarrollo bastante exploratoria y
había que tener la audacia de manejar hipótesis que no tenían al
momento ninguna justificación a
no ser su eficacia en la explicación
de ciertos fenómenos.
Otro señor que dio un paso muy
interesante fue Louis De Broglie
(transparencia 16), que dijo si la luz
puede ser partículas, ¿por qué las
partículas no pueden ser ondas?
Entonces para “democratizar” el
tema admitió que todo el mundo
Transparencia 16
puede ser partícula y todo el mundo puede ser onda. La energía de la partícula se corresponde con la
frecuencia de la onda y su cantidad de movimiento se asocia a la longitud
de onda (más precisamente al inverso de la longitud de onda).
255
Entonces cualquier partícula es una onda... Pero si cualquier partícula es una onda eso necesariamente tiene consecuencias físicas,
porque una onda no es una cosa que está perfectamente localizada en
el espacio, una onda tiene una extensión. Y si la onda tiene una
extensión, existe una incertidumbre con respecto a su posición y por lo
tanto a la posición de la partícula. De la misma manera, si hay una
incertidumbre respecto a la posición, automáticamente mediante simples teoremas matemáticos, se muestra que también hay incertidumbre
con respecto a la cantidad de movimiento.
Este estado de cosas choca frontalmente con las ideas clásicas,
porque entonces una partícula no tiene una posición o una cantidad de
movimiento definidas, sino que tiene un cierto rango de posiciones
posibles, y un cierto rango de cantidad de movimiento posible.
Otro planteo muy original fue el de Bohr, que propuso una teoría muy
exitosa, pero en cierta forma muy caprichosa para el átomo de hidrógeno.
Para ello también apeló a un conjunto de hipótesis sui géneris que están
resumidas en la transparencia 17.
Transparencia 17
Transparencia 18
Llegado ese momento de la historia, se entra en una especie de
interludio que va de 1913 a 1926 donde todas estas ideas estuvieron
fermentando. Este interludio se puede decir que culmina con el trabajo
de estos jóvenes (transparencia 18), que son Schrödinger y Heisenberg,
que fueron quienes consiguieron sintetizar el conjunto de nuevas ideas
en una teoría consistente y coherente desde el punto de vista matemático
y físico. A Schrödinger su éxito le valió estar en los billetes de mil chelines
en Austria, y a Heisenberg le valió estar en el sello del veinte pesos de la
República Oriental del Uruguay. Heisenberg, dicho sea de paso, era un
excelente físico pero desde el punto de vista político tuvo sus problemas...
El mencionado interludio se termina pues en 1927, y ahí hay un
evento notable en la historia de la física que es la Conferencia Solvay de
256
Bélgica, en Bruselas (transparencia 19), donde realmente se juntó el
dream team, para discutir y formular la nueva teoría: la Mecánica
Cuántica.
V. El precio del cambio
Quiero contar ahora cuál fue el
precio que costó poder formular
una nueva teoría consistente de la
física. Fue un costo elevado que
consistió en tener que abandonar
Transparencia 19
la visión del mundo que nos da la
física clásica. El precio a pagar fue este: en primer lugar aceptar que
había que separar las nociones de estado del sistema físico de la noción
de observable del sistema físico. Son dos cosas distintas. El estado del
sistema físico es algo que me describe al sistema. Pero lo que uno puede
observar sobre ese sistema físico no es el propio estado sino que son
magnitudes físicas de alguna forma conectadas al estado del sistema,
pero no de forma unívoca (transparencia 20). Éste fue esencialmente el
precio a pagar para poder introducir la mecánica cuántica. Y claro,
cuando uno tiene separados los conceptos de estado y observables, se
pregunta dónde quedó el tercer concepto, el de “realidad física”. Y la
verdad es que no sé. ¿Dónde está?,
¿qué es el concepto de realidad
física en el campo de la mecánica
cuántica? son preguntas todavía
abiertas. No tienen la respuesta
natural que tienen en el caso clásico. Hoy en día, se discute mucho
sobre qué es lo que quiere decir
“realidad”, si la realidad está en el
estado o en los fenómenos observados. Hay escuelas filosóficas que
apuntan más bien para un lado o
para el otro y todo esto es tema de
Transparencia 20
debate.
VI. Algunos logros de la Mecánica Cuántica
Les comento ahora algunas de las consecuencias de la mecánica
cuántica. La primera que quiero mencionar es la de la estabilidad de la
materia. La mecánica cuántica permite una teoría coherente de la
materia que no sólo aclara el problema de la estabilidad, sino que al
mismo tiempo genera la diversidad que observamos y que está repre-
257
Transparencia 21
Transparencia 22
sentada aquí (transparencia 21) por la tabla periódica. La tabla
periódica es rápidamente deducible de las ecuaciones de la mecánica
cuántica.
Profundizando en la teoría de la materia, vemos en la transparencia
22 los niveles de energía del silicio. El haber comprendido estos niveles
de energía lleva entre otras cosas a toda la tecnología moderna basada
en los semiconductores. En la transparencia 22 está representada una
computadora, una consecuencia de la física cuántica.
La química en buena medida se explica y se entiende a partir de las
consecuencias de la mecánica cuántica. Lo que está representado en la
transparencia 23 es una solución particular del movimiento de los
electrones en un átomo. Y bueno, una extensión de eso lleva a la visión
moderna de lo que es el enlace químico y la complejidad de las
estructuras químicas.
Otro logro importante de la mecánica cuántica se debe a este Sr. que
es Dirac (transparencia 24). Paul Dirac es responsable por esta
ecuacioncita que está acá (transparencia 24) y que entre otras cosas
contiene... un mundo. O más exactamente, un anti-mundo. De esa
ecuación surge la existencia de las antipartículas, en particular de los
Transparencia 23
258
Transparencia 24
positrones o anti-electrones. Esto dio origen a la física de las partículas,
que hoy en día incluye una gran variedad de partículas elementales
diferentes. Esto que está representado ahí es una colisión en un
acelerador. Dos partículas muy aceleradas colisionan entre sí y dan
origen a un montón de nuevas partículas. Lo que está representado ahí
son las trazas de las trayectoriass de las partículas que son generadas
en la colisión.
Finalmente quiero comentar que,
desde el punto de vista científico, y
epistemológico, vale esa afirmación
que está en la transparencia 25,
que dice que la teoría cuántica es la
teoría científica más precisamente
testada y más exitosa de la historia
de la ciencia. Esto tiene primero un
significado cuantitativo. Determinadas magnitudes físicas, como por
ejemplo la constante g que aparece
en esta ecuación y que vincula el
momento magnético de un electrón
Transparencia 25
con su momento angular, pueden
ser calculadas a partir de la mecánica cuántica con gran precisión. El
resultado del cálculo y el resultado de la experiencia coinciden en todos
esos dígitos que están en la transparencia.
No hay ninguna otra teoría científica (salvo tal vez la relatividad
general) que tenga un valor predictivo, comparable con éste. Hasta ahora
no se ha observado ninguna falla de la mecánica cuántica.
VII. Las reglas de la Mecánica Cuántica
Bueno, ahora sí, me voy a permitir una “clasesita” de física para
comentar que las leyes de la mecánica cuántica son la consecuencia de
un pequeño conjunto de postulados (transparencia 26).
1. El primer postulado dice que
para describir el sistema físico,
antes que nada tenemos que
tener una herramienta para describir su estado (no los resultados de las medidas), apenas el
estado del sistema. Esa es una
herramienta matemática que
postula que el estado del sistema es un elemento de un espacio vectorial llamado espacio de
estados o también espacio de
Transparencia 26
Hilbert.
259
2. El segundo postulado dice que si tenemos algo para medir, a cada
magnitud física medible le corresponde en el espacio de estados una
base. Una base en el sentido de una base de espacio vectorial.
Entonces, cada elemento de la base está asociado a uno de los
resultados posibles de la medida.
3. La evolución en el tiempo del estado del sistema está dada por esa
ecuación de movimiento que es la ecuación de Schrödinger.
4. La probabilidad de que el resultado de la medida de la magnitud física
A sea a, tiene que ver con proyección (en el sentido de proyección
geométrica) del estado del sistema sobre el vector de base que
corresponde a este resultado (transparencia 27).
5. Finalmente, el último postulado
nos dice que en el acto de realizar una observación sobre el
sistema, el estado del sistema se
transforma. Si yo tuve que medir la magnitud A y el resultado
que tuve fue a, entonces el estado del sistema pasa a ser el
estado de base que representa a
la magnitud a. Esto es muy importante porque significa que el
acto de medir, afecta esencialTransparencia 27
mente el estado del sistema.
Aquel dibujito (transparencia 10)
donde estaba el cochecito, si ahora lo tratamos de sustituir en términos
de la mecánica cuántica, no hay más esa línea continua entre el pasado
y el futuro, sino que la mecánica cuántica anuncia el futuro como un
conjunto de potencialidades, de resultados posibles de la observación del
sistema. En el presente, alguno de esos resultados se va realizando, los
resultados se van concretando y eso va dejando hacia atrás la historia
de resultados pasados. Se ve (transparencia 28) que hay una asimetría
muy grande entre futuro y pasado,
en el enunciado de la mecánica
cuántica. Y la gran “magia” de la
mecánica cuántica ocurre en ese
proceso de reducción de los múltiples resultados posibles al único
resultado observado. Esto es lo que
se conoce como el fenómeno “reducción del paquete de ondas”. En
fin, como ustedes ven, este diagrama es esencialmente distinto del
que habíamos visto anteriormente.
Transparencia 28
260
VIII. “Rarezas” de la Mecánica Cuántica
Una de las cosas “raras” que permite la mecánica cuántica, y que es
una consecuencia del hecho de que la descripción del estado del sistema
sea un vector de un cierto espacio de estados, es que los vectores se
pueden sumar y multiplicar por números (combinación lineal) y de esa
forma se obtienen nuevos estados posibles del sistema. Entonces, un
estado posible del sistema puede ser el que está representado en la
transparencia 29. Perfectamente el sistema puede estar en un estado
que es la suma de otros. Eso, como vamos a ver, tiene un montón de
consecuencias curiosas. Si bien esto se puede enunciar para cualquier
sistema físico y cualquier tipo de estado, lo voy a ilustrar con un ejemplo
muy concreto que son los estados de polarización de la luz.
Supongamos que tengo un haz de luz, esta luz puede estar polarizada:
por ejemplo con el vector campo eléctrico paralelo al plano de la
transparencia o con el vector campo eléctrico, perpendicular a la
transparencia. Uno de los estados de polarización sería pues la luz
polarizada verticalmente y el otro la luz polarizada horizontalmente.
Entonces, un estado como el que figura en la transparencia 29 representa una combinación lineal de estos dos que sería una luz polarizada en
forma diagonal, ni vertical, ni horizontal. Evidentemente, hay varios
otros estados posibles de este tipo. Uno de ellos se obtiene simplemente
cambiando el + por el – (y la polarización pasa a estar según la otra
diagonal). La luz polarizada es un ejemplo de estado cuántico.
Esto que está representado acá
(transparencia 29) es un
polarizador. Es una cosa que se
compra, cuesta más o menos
US$ 400. Lo que quiero decir con
esto es que no es un invento abstracto, sino un dispositivo muy concreto. El polarizador transmite la
luz polarizada en una determinada
dirección y refleja la luz polarizada
en la dirección perpendicular. Entonces, si ingresa al polarizador
una única partícula de luz (fotón)
Transparencia 29
en ese estado que es una combinación lineal de dos estados posibles, se crea el problema de saber por qué
salida del polarizador va a salir el fotón. De hecho sale por una u otra
salida aleatoriamente. No hay forma de prever por qué lado. A veces
saldrá por un lado y otras veces por el otro. Sin embargo, eso no quiere
decir que yo no tenga un conocimiento preciso de en qué estado está el
fotón. Yo sé perfectamente en qué estado está. Eso lo puedo verificar
girando el polarizador. Si yo al polarizador lo giro 45º de manera que la
261
dirección de la polarización transmitida quede, por ejemplo, paralela al
estado inicial de la polarización del fotón, entonces el fotón seguirá
siempre el mismo camino. Saldrá siempre por la puerta que le corresponde dependiendo de la orientación del polarizador.
El estado que acabo de describir y que conozco perfectamente es lo
que se llama un estado puro. Para cierta orientación del polarizador, un
fotón en ese estado ingresa al polarizador y el cincuenta por ciento de los
casos el fotón es transmitido y en el cincuenta por ciento de los casos el
fotón es reflejado. Podría pensarse
(transparencia 30) que esto es equivalente a mandar un montón de
fotones en un estado absolutamente desconocido, una mezcla estadística de estados posibles (verticales o horizontales), y en ese caso, en
consecuencia de esta incertidumbre estadística, la mitad de los
fotones serán transmitidos y la otra
mitad reflejados. Pero estas dos
situaciones (estado puro o mezcla
estadística) son radicalmente disTransparencia 30
tintas y esto se verifica fácilmente
rotando el polarizador. Si yo giro el polarizador 45º en un caso (el estado
puro) toda la luz sale por acá mientras que en el otro caso (mezcla
estadística) no gano nada, la mitad de la luz sigue saliendo por un lado
y la otra mitad por el otro. O sea que un estado puro es esencialmente
diferente de una mezcla estadística, o sea del desconocimiento del estado
sistema. En un estado puro el sistema no está en un estado indeterminado. Está en un estado perfectamente determinado, pero ese estado
perfectamente determinado permite que el resultado de la medida (la
observación del fotón en una u otra salida) sea aleatorio.
Otras de las cosas raras, tal vez
la más rara que tiene la mecánica
cuántica, tiene que ver también
con esta posibilidad de poder superponer estados. Se manifiesta
cuando tengo dos o más sistemas
físicos para representar. El sistema
1 (transparencia 31) tiene dos estados posibles, el sistema 2 tiene
otros dos estados posibles. Cuando
yo quiero representar el sistema
conjunto tengo cuatro estados posibles que son los pares de estados
Transparencia 31
de 1 y 2. Si yo quiero representar un
262
estado genérico del sistema conjunto, éste puede ser cualquier combinación lineal de estos pares de estados. Por ejemplo el estado representado
en la transparencia 31 es una cosa rara que no tiene ningún análogo en
el mundo clásico. En este estado, si yo hago una medida del sistema 1,
automáticamente determino el estado de la partícula 2 y recíprocamente. Este es un concepto bastante curioso que en inglés se denomina
entanglement. Tiene varias traducciones, enredamiento, entreveramiento
intricamiento u otras variantes más o menos eróticas.
En los comienzos de la mecánica cuántica se dieron cuenta de lo
curioso que podía ser este estado. Esto quedó ilustrado con la paradoja
del gato de Schrödinger. Se describen dos sistemas, por un lado un objeto
microscópico como un átomo que está metido en esta botellita (transparencia 32) que tiene dos estados (por ej. el átomo se desintegra o no) y por
otro lado un sistema clásico, el
gato, cuyos estados son también
dos: vivo o muerto. Entonces si la
partícula no se desintegra, el gato
está vivo, si la partícula se
desintegra, (algo ocurre al
desintegrarse que hace que se libere veneno) el gato se muere. Si yo
describo este sistema desde el punto de vista cuántico, sería perfectamente posible tener al sistema físico en el estado en el cual el átomo
Transparencia 32
no se desintegró y el gato está vivo,
combinado (sumado) con el estado
en el que el átomo se desintegró y el gato está muerto. Este tipo de
paradoja ilustra las posibilidades de la mecánica cuántica y resultan una
curiosidad, entre otras cosas porque nunca se observan. Uno admite sin
ningún problema que los átomos pueden estar en un estado que es
combinación de otros pero nunca se ha visto un gato a la vez vivo y
muerto... Un problema importante que se plantea entonces es entender
por qué no se observan este tipo de situaciones, en las cuales hay un
objeto macroscópico que está “entrelazado” con otro objeto (microscópico o no) de tal forma que el primer objeto se encuentre al mismo tiempo
en estados radicalmente distintos (por ej. vivo y muerto).
Realmente las reglas de la mecánica cuántica son extrañas, y
bastante diferentes de las reglas de la mecánica clásica. Como consecuencia de ello, durante mucho tiempo muchos físicos manejaron la
hipótesis de una especie de frontera (transparencia 33), donde por un
lado está el mundo microscópico donde vale la mecánica cuántica y por
otro lado el mundo clásico que es el mundo en el que vivimos. ¿Dónde
está esta frontera? ¿Cómo se define? Durante mucho tiempo esta
263
cuestión fue considerada meramente académica ya que se pensaba
que de todos modos el mundo microscópico prácticamente era inaccesible a la observación lo cual
ponía todo lo directamente observable del lado clásico de la frontera.
Sin embargo hoy en día existe una
capacidad de observación muy precisa y muy continua que va desde
objetos muy chiquitos a objetos
Transparencia 33
muy grandes y uno no tiene la
menor idea de dónde puede estar
esta frontera y la verdad es que esta frontera no tiene ninguna razón clara
de ser. De hecho, posiblemente no exista ninguna frontera, y ese es uno
de los grandes problemas abiertos, el saber por qué el mundo accesible
resulta clásico si las “reglas del juego” son cuánticas. Parte de la
respuesta a este problema se ilustra en la transparencia 34: Si yo tengo
un sistema microscópico que es el átomo y un sistema macroscópico que
es esta aguja, que por algún mecanismo apunta para un lado u otro,
según el átomo esté desintegrado o no –acá puse una aguja pero podría
haber puesto un gato– en todos los casos también está presente lo que
se llama el entorno físico. Es muy
difícil tener un sistema físico (en
este caso el átomo y la aguja) totalmente aislados del resto del universo. Se entiende relativamente bien
hoy en día que este entorno, que
inevitablemente se acopla también
al sistema, fuerza el estado del sistema a tener una descripción clásica. Es una descripción de tipo
probabilística, pero clásica. Es decir una descripción donde las probabilidades corresponden a nuesTransparencia 34
tra “ignorancia” del sistema pero
no a la superposición de posibilidades que permite la mecánica cuántica.
Esto es lo que se denomina fenómeno de des-coherencia. La influencia
del entorno borra determinados resultados posibles que son permitidos
por la mecánica cuántica pero que no se observan en el mundo clásico.
Este es un problema todavía abierto, en el que se ha avanzado bastante
recientemente, pero todavía hay mucho para entender.
Otra de las cosas raras de la mecánica cuántica está ilustrada por la
famosa paradoja EPR, que fue formulada por Einstein, Podolski y Rosen
264
Transparencia 35
Transparencia 36
allá por los años treinta y pico. Supongamos que hay un evento
(transparencia 35) del cual salen dos partículas que se separan, la
partícula azul cuyos dos estados posibles corresponden a las flechitas
azules y la partícula roja, que está descrita por estas dos flechitas rojas.
El estado global del sistema puede ser el representado en la transparencia 35 pues la mecánica cuántica se lo permite. Las dos partículas se
pueden alejar y mucho. Puede llegar a ocurrir que esta partícula esté en
la nube mayor de Magallanes y esta otra en la nebulosa de Andrómeda
y se puedan realizar medidas del estado de una u otra de las partículas.
De acuerdo a la mecánica cuántica el conocimiento del estado de una
partícula determina automáticamente el estado de la otra. Sin embargo
Einstein (y el sentido común) suponía que debe cumplirse esta condición
(transparencia 36): si los dos sistemas están suficientemente alejados no
pueden ejercer ninguna influencia uno sobre el otro. Sin embargo, la
mecánica cuántica dice que si yo mido una de estas partículas estoy de
alguna manera afectando instantáneamente a la otra por grande que sea
la distancia que las separa. Los autores de EPR concluyen que la
mecánica cuántica está incompleta, que hay cosas en el sistema que yo
no conozco, que deben existir “por detrás” de las magnitudes que estoy
midiendo y que las determinan pero que no están descritas por la
mecánica cuántica (“variables ocultas”). O sea, la mecánica cuántica
está incompleta porque no describe ciertos “elementos de realidad” que
deben estar presentes (transparencia 36). Esta paradoja que acabo de
mencionar dio lugar durante mucho tiempo a un debate puramente
académico y filosófico. Parecía imposible hacer ninguna observación que
pudiera dirimir la cuestión. Sin embargo, en 1964, John Bell (transparencia 37), se dio cuenta de que había una forma de distinguir
cuantitativamente los resultados previstos para el experimento EPR
según la mecánica cuántica o de acuerdo a una eventual teoría de
variables ocultas. En el análisis de los resultados de medidas hechas en
265
Transparencia 37
Transparencia 38
ambos sistemas hay una cierta desigualdad que debe verificarse en el
caso de que la predicción cuántica sea la correcta y no debe verificarse
en el caso de las teorías de variables ocultas. Interesantemente, los
experimentos que se han hecho desde entonces y han sido unos cuantos,
confirman totalmente la validez de la mecánica cuántica. O sea que el
argumento de EPR falla por algún lado, y falla justamente por donde a
Einstein tal vez le hubiera dolido más que es en la hipótesis de que dos
sistemas muy distantes deben ser totalmente independientes. Esto no
quiere decir que uno pueda estar haciendo, por ejemplo, una cosa en otra
galaxia y afectar la vida en la nuestra. No puede existir ninguna conexión
causal y esto seguramente tranquilizaría bastante a Einstein. No puede
haber ninguna conexión causal entre eventos muy distantes, pero eso no
quiere decir que no pueda haber correlación. La mecánica cuántica
admite la existencia de correlaciones entre objetos arbitrariamente
distantes. Es una teoría fundamentalmente no-local.
Como se ve, los resultados de Bell y los experimentos subsiguientes
permitieron avanzar bastante en este debate aunque todavía quedan
muchos puntos pendientes.
IX. Aprovechando a la Mecánica Cuántica
Una de las actitudes posibles frente a este tema es: “ya que la
mecánica cuántica está ahí, hay que aprovecharla”. Se trata de aprovechar justamente lo que tiene de raro la mecánica cuántica como por
ejemplo la posibilidad de crear combinaciones lineales de estados.
Una de las ideas que ha surgido para aprovechar la mecánica
cuántica es la que se conoce como criptografía cuántica. La criptografía
cuántica aprovecha el hecho de que si yo tengo un estado cuántico e
intento descubrir cuál es, lo modifico. Entonces la idea es comunicarse
entre dos personas, que siempre se llaman Alice y Bob, y transmitir
alguna información de una a la otra, haciendo imposible que se pueda
interceptar sin modificarla. En este caso lo que se pretende es que Alice
266
y Bob compartan una clave (un número binario) que puede permitir
descodificar un mensaje codificado. Es importante que quien emite la
clave y quien la recibe coincidan en el mismo número (la misma
secuencia de ceros y unos, o sean bits) y que el resto del mundo no tenga
este número porque de lo contrario podría interpretar el mensaje. No
importa cuál es el número, lo importante es que quien lo envía y quien
lo recibe sean los únicos en compartirlo. Es conveniente que sea un
número bastante grande para que sea difícil de descubrir por casualidad. Entonces lo que se propone (a estas alturas ya existe un
dispositivo comercial) es aprovechar la mecánica cuántica para transmitir una clave de Alice a Bob. Esto se logra mediante fotones y
polarizadores. Alice, que es la que envía la clave, tiene dos fuentes de
luz que emiten fotones en forma aleatoria, el fotón puede salir de esta
fuente (transparencia 39) o de ésta en forma aleatoria. Si sale de esta
fuente, el fotón va polarizado horizontalmente, si el fotón sale por
esta, el fotón está polarizado verticalmente. Pero hay un detalle y es
que todo el dispositivo de Alice está
montado sobre una plataforma que
puede estar horizontal en cuyo caso
los fotones que se emiten tendrán
polarizaciones horizontales o verticales, según la fuente que los
emita, o la plataforma puede estar
inclinada 45º en cuyo caso los
fotones emitidos tendrán una poTransparencia 39
larización diagonal. Bob por su
parte tiene un polarizador y dos detectores. Con ese dispositivo los
fotones polarizados horizontalmente van a dar a un detector y los que
están polarizados verticalmente van al otro. Pero, y aquí está la clave
del funcionamiento, si los fotones que llegan tienen una polarización
diagonal, entonces podrán ir a parar en forma imprevisible a cualquiera
de los dos detectores. El dispositivo de Bob también está sobre una
plataforma que puede estar horizontal o inclinada 45º. El dispositivo
funciona así: Alice emite fotones aleatoriamente con ambas
polarizaciones y al mismo tiempo modifica, también aleatoriamente la
inclinación de su plataforma. Los fotones con polarización horizontal
representan unos y los de polarización vertical ceros. Si las dos
plataformas de Alice y Bob están paralelas todo fotón emitido por Alice
irá a parar al detector correspondiente de Bob: los fotones polarizados
horizontalmente (respecto a la plataforma) al detector de fotones con
polarización horizontal y los que están polarizados verticalmente al
otro. Si las dos plataformas no están paralelas es imposible para Bob
267
saber cuál era la polarización inicial del fotón ya que puede ir a parar
a cualquier detector. Una vez que Alice mandó un buen número de
fotones se comunica públicamente con Bob y comparan las orientaciones de sus respectivas plataformas en el momento de la emisión y
detección de cada fotón. Reconocen entonces en qué oportunidades las
dos plataformas estaban paralelas y toman como clave los bits que
fueron transmitidos en esos casos. Y ya está. ¿Porque el dispositivo es
seguro? Ningún intruso puede interceptar la clave y pasar desapercibido. Para hacerlo debería detectar el estado de polarización de los
fotones interceptados sin modificarlos y esto es lo que la mecánica
cuántica no permite. Si al intentar determinar el estado de polarización
de un fotón se introduce un polarizador que no tiene sus ejes de
transmisión y reflexión paralelos o perpendiculares a la polarización
del fotón, entonces necesariamente el estado de polarización será
modificado manifestando la presencia del intruso. Como el intruso no
conoce a priori la inclinación de la plataforma de Alice, en el 50% de los
casos “va a meter la pata” modificando el estado de polarización del
fotón. Esta intrusión puede ser detectada, en cuyo caso la clave
transmitida se descarta. El procedimiento es intrínsecamente seguro por causa de las leyes de la
mecánica cuántica.
Mencionaré ahora un tema que
está tomando creciente importancia y es el de la computación
cuántica (transparencia 40). Como
Uds. saben, en computación, la
información se almacena en forma binaria 0 y 1 y las diferentes
operaciones y cálculos se realizan
sobre números binarios. El eleTransparencia 40
mento básico de un computador
es el bit que es un registro que
puede valer 1 o 0. La mecánica cuántica introduce la muy interesante
posibilidad de trabajar con “qbits” es decir con bits cuánticos que
pueden estar en un estado que es una superposición lineal de 0 y 1. De
esta forma, se puede lograr una especie de “paralelismo” ya que al
procesar estos qbits (al hacer cálculos con ellos) se están procesando
al mismo tiempo todos sus posibles valores. Esto que podría parecer
una curiosidad académica, resulta que ha permitido resolver problemas de computación para los que no se conoce solución mediante las
reglas de la computación clásica. El problema que voy a citar como
ejemplo (transparencia 41) es el de la factorización de un número
grande en factores primos. Multiplicar dos números primos (grandes)
268
entre sí para obtener el producto
es un ejemplo de problema de
computación “fácil”, en efecto el
número de pasos que la computadora debe efectuar para llegar al
resultado crece (apenas) como el
tamaño de los números primos
involucrados. El problema inverso, conociendo el producto, hallar
los factores, es un problema (muy)
difícil. Los métodos que se conocen involucran un número de paTransparencia 41
sos que crece exponencialmente
con el tamaño del número considerado. Por potente que sea la computadora, rápidamente se puede encontrar un número suficientemente
grande como para que su descomposición en factores primos lleve más
tiempo que la edad del universo. Sobre esta dificultad se basan algunos
métodos de criptografía (clásica) que son los que hoy en día se usan en
bancos, ejércitos, etc.
Lo interesante es que este Sr. Shor (transparencia 41) ha mostrado
que existe un algoritmo cuántico (utilizando operaciones sobre qbits)
que permite resolver este problema en un tiempo que crece
polinomialmente con el tamaño del número. O sea la computación
según las reglas cuánticas permite cosas que (al menos hasta el
momento) no son posibles mediante cálculos clásicos.
Esto ha despertado un gran interés por la realización de computadoras
que funcionen según las reglas de la mecánica cuántica. Lamentablemente esto no es fácil de realizar y no lo es por los mismos motivos que
no es fácil ver al gato de Schrödinger a la vez vivo y muerto. Los estados
puramente cuánticos son muy frágiles y son muy fácilmente perturbados por la interacción con el entorno.
A pesar de todo, existen interesantes intentos para aislar sistemas cuánticos sin que ello impida trabajar sobre ellos. Uno de
los más prometedores es el que se
muestra en la transparencia 42
que consiste en un conjunto de
iones atrapados en una trampa
electromagnética. Con este sistema ya se han demostrado operaciones cuánticas elementales y se
Transparencia 42
están introduciendo nuevos de-
269
Transparencia 43
Transparencia 44
sarrollos. Esto hace pensar que tal vez las computadoras cuánticas
puedan ser una realidad en un futuro no muy remoto.
X. Comentarios finales
Voy a concluir esta charla comentando que la revolución de las ideas
que la Mecánica Cuántica ha provocado durante el siglo que acaba de
transcurrir, está lejos de estar acabada. Hay un buen número de
cuestiones pendientes algunas de ellas de importancia mayúscula. En
la transparencia 43 se enumeran algunas de ellas. Como puede verse
todavía queda mucho por recorrer en este camino fascinante.
Finalizo, invitándolos a celebrar el Año Internacional de la Física y
agradeciendo mucho vuestra atención.
Nota. Salvo algunos diagramas y ecuaciones, la mayor parte de las figuras que se
muestran en las transparencias fueron bajadas de internet. Vaya mi agradecimiento a todos los involuntarios colaboradores.
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Esta obra describe y analiza cuidadosamente un modelo de cooperación entre
docentes de ciencias de la Enseñanza Secundaria (en los campos de la biología, la
física, y la química) e investigadores del Programa de Desarrollo de las Ciencias
Básicas (PEDECIBA), llevado adelante durante siete años con el apoyo y seguimiento
del Sector de Educación de la Oficina de UNESCO en Montevideo–Representación
ante el MERCOSUR. La presentación y análisis de la experiencia está precedida
por prólogos del Dr. José Rivero, educador peruano y estudioso de las reformas
educativas latinoamericanas, y del Dr. Ramón Méndez Galain, investigador del Área
de Física del PEDECIBA, y se complementan con resúmenes de muchas de las
pasantías y transcripciones de conferencias de los Dres. Ángel Caputi, Ana Denicola,
y Arturo Lezama, tres de los científicos participantes en el programa. El conjunto de
los materiales, al decir del Dr. Méndez Galain, “convierten a esta obra en un libro de
cabecera para cualquier docente de ciencias de nuestro país”.
María Paz Echeverriarza Espínola
Algunas dificultades del ejercicio de la docencia derivan de las malas condiciones
de trabajo (bajos salarios, largas horas de docencia directa, aulas atiborradas de
estudiantes, laboratorios pobres o inexistentes, etcétera). Otras, en cambio, se
asocian a limitaciones de su formación inicial, así como a las limitadas ofertas de
formación permanente. En todos los campos, pero particularmente en el de las
ciencias, la dedicación sostenida al estudio y la reflexión son imprescindibles para
el crecimiento profesional y la actualización del conocimiento y de sus formas de
diseminación, que en nuestros días cambian a un ritmo vertiginoso. “Los docentes
no son autómatas sociales cuyas acciones obedecen únicamente a estímulos
externos, tales como los cambios de programas o nuevas reglamentaciones.”
Acortando distancias
A nadie escapa que la provisión de oportunidades
de aprendizaje de calidad para el grueso de los
jóvenes representa un enorme desafío en las
sociedades contemporáneas. En el caso particular de
Uruguay, y muy especialmente en las áreas
científicas, el crecimiento de la matrícula de la
Enseñanza Secundaria no se ha visto acompañado
por un aumento proporcionado de las capacidades
estructurales y humanas. Por lo pronto, solo una baja fracción de los docentes en
ejercicio de la enseñanza de las ciencias tiene un título de profesor. Pero aun para
los docentes egresados de los institutos de formación docente, el ejercicio de su
profesión presenta enormes desafíos.
Acortando distancias
entre la investigación
y los profesores de ciencias
Uruguay 1999-2005
María Paz Echeverriarza Espínola