Biología Proyecto Independiente  Hola estudiantes,  Este paquete incluye una serie de proyectos en que pueda trabajar de forma independiente. También debe tener paquetes para sus otros cursos. Cada proyecto se puede completar en varios días, en cualquier orden y con diferentes duraciones. 

Tenemos disponible paquetes para los cursos siguientes:  

Inglés 1  Álgebra  Biología  Historia del EE.UU. 

Inglés 2  Geometría  Química  Estudios mundial 

Inglés 3  Álgebra 2  Física  Cívica 

Inglés 4         También tenemos disponible paquetes de actividades de enriquecimiento. Estas actividades se organizan en categorías de lectura, escritura, movimiento, diseño y resolución para que pueda participar de muchas maneras diferentes en su hogar. Asegurarse a obtener uno de este paquetes también.     Use la tabla de contenido de esta página para navegar por el paquete de recursos.   Proyecto de biología: ¿Qué es lo que causa las diferencias en el color de la piel? 1  

  

            

 

 

Proyecto de biología: ¿Qué es lo que causa las diferencias en el color de la piel? Tiempo estimado  ~225 minutos de tiempo proyectado para cada curso  

Grados El estándar (Los estándares) 

HS LS 1-1. Elabora una explicación basado en evidencia sobre cómo la estructura del ADN determina la estructura de proteínas que realizan funciones esenciales para la vida a través de un sistema de células especializadas.     

HS LS 4-4. Elabora una explicación basada en evidencia sobre cómo la selección natural conduce a la adaptación de las poblaciones. 

Apoyo recomendado para el padre o guardián  

Padres y guardianes pueden ayudar viendo el video o leyendo la transcripción junto a los estudiantes, así como discutiendo preguntas, modelos e hipótesis con ellos.  

Materiales necesarios 

Modelos iniciales y finales, plantillas de revisiones de modelos, materiales para dibujar y colorear, (opcional) Video: https://www.biointeractive.org/classroom-resources/biology-skin-color 

Pregunta para explorar  ¿Por qué tenemos tantos colores de piel diferentes alrededor del mundo? 

Direcciones para el estudiante  

Los estudiantes deben comenzar la actividad con sus propias ideas sobre lo que causa que una persona tenga su color de piel único, y por qué hay tantos colores diferentes alrededor del mundo. Luego leerán sobre cómo son creadas proteínas en organismos vivos y realizarán una actividad donde van a decodificar un genoma para ver los rasgos resultantes. Luego verán un video o leerán su transcripción mientras analizan datos y cifras para elaborar su propia idea sobre el por qué de la existencia de tantos colores de piel diferentes. Después, volverán al modelo y a la explicación inicial para revisarlos usando la nueva evidencia, y escribirán un argumento completo, con evidencia y razonamiento. 

  

¿Qué es lo que causa las diferencias en el color de la piel? Nuestros parientes primates más cercanos tienen una piel pálida debajo del pelaje oscuro, pero la piel de los humanos tiene una variedad de tonos, desde el blanco rosado a marrón oscuro. Los viajes, la migración y los eventos históricos provocaron una mezcla de razas y culturas en muchas partes del mundo moderno, pero en las culturas antiguas había mucho menos diversidad. ¿Cómo surgió esta variación en los colores de piel, y por qué diferentes regiones del mundo desarrollaron 

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rasgos históricamente distintos y en su mayoría homogéneos?   

Antes de realizar cualquier investigación, un científico tiene que tener su propia idea sobre lo que está causando el patrón que quiere investigar, y luego revisar esta hipótesis mientras va aprendiendo sobre el fenómeno.     

A. Al igual que lo haría un científico de campo, complete la siguiente plantilla y la caja de explicación con lo que piensa que es lo que causa los diferentes colores de piel, y explique por qué cree que diferentes regiones del mundo han desarrollado distintas coloraciones de piel. 

  

B. En una hoja separada de papel ofrezca una explicación.  Actividad 1: ¿Cómo hacen proteínas los organismos usando la información almacenada en el ADN?  Instrucciones: Dibuje el registro de lectura metacognitivo (debajo) en una hoja de papel y llénelo a 

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medida que lea el texto siguiente. En la columna de la izquierda registre información importante del texto, y en la columna de la derecha escriba sus reacciones a las piezas de información. 

Metacognitive Reading Log 

Ideas importantes e información en el texto  Mis pensamientos, sentimientos y preguntas 

   

Descripción general: expresión genética  

El ADN es el material genético de todos los organismos de la Tierra. Cuando el ADN se transmite de padres a hijos, puede determinar algunas de las características de los niños (tales como el color de los ojos o del cabello). ¿Pero cómo la secuencia de DNA de una molécula afecta las características de un ser humano u otro organismo? Por ejemplo, ¿cómo determinó el color de sus flores la secuencia de nucleótidos As, Ts, Cs, y Gs) en el ADN de las plantas de guisantes de Mendel?  

Los genes especifican productos funcionales (como las proteínas)  Una molécula de ADN no es solamente una cadena larga de nucleótidos. En cambio, se divide en unidades funcionales llamadas genes. Cada gen proporciona instrucciones para un producto funcional, es decir, una molécula necesaria para realizar un trabajo en la célula. En muchos casos, el producto funcional de un gen es una proteína. Por ejemplo, el gen del color de la flor de Mendel ayuda a formar moléculas de color (pigmentos) en los pétalos de las flores.  

 Image based on experimental data reported by Hellens et al. and on similar figures in Reece et al.  Los productos funcionales de los genes más conocidos son proteínas, o más exactamente, polipéptidos. Polipéptido es otra palabra para una cadena de aminoácidos. Aunque muchas proteínas solamente consisten en un polipéptido único, algunas están formadas por polipéptidos múltiples. Los genes que especifican polipéptidos son llamados genes codificadores de proteínas.  

No todos los genes especifican polipéptidos. Algunos proporcionan instrucciones para construir moléculas funcionales de ARN, como los ARN de transferencia y los ARN ribosómicos, que desempeñan papeles en la traducción.  

¿Cómo la secuencia de ADN de un gen especifica una proteína particular? ● En la transcripción, la secuencia de ADN de 

un gen es copiada para hacer una molécula ARN. Este paso es llamado transcripción porque involucra re escribir o transcribir la secuencia de ADN en un “alfabeto” de ARN. En eucariotas, la molécula ARN debe ser procesada para convertirse en un ARN mensajero maduro (ARNm). 

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● En la traducción, la secuencia del ARNm es decodificada para especificar la secuencia de aminoácidos de un polipéptido. La traducción del nombre refleja que la secuencia de nucleótidos del ARNm debe traducirse al “lenguaje” completamente diferente de los aminoácidos. 

 

Por lo tanto, durante la expresión de un gen que codifica proteínas, la información fluye de la ADN → ARN → proteína. Este flujo de información es conocido como el dogma central de la biología molecular. Los genes que no codifican proteínas (genes que especifican ARN funcionales) todavía se transcriben para producir un ARN, pero este ARN no se traduce en un polipéptido. Para cualquier tipo de gen, el proceso de pasar del ADN a un producto funcional es conocido como expresión genética.  Transcripción  En la transcripción, una cadena del ADN que forma un gen, llamada cadena no codificante, actúa como una plantilla para copiar el gen en el ARN, a través del emparejamiento de bases complementarias. Esencialmente, siempre que haya una G en el ADN, hay una C en el ARN. La C en el ADN da una G en el ARN. Da una T, y cuando hay una T en el ADN, habrá una U en el ARN.  

Traducción  

La traducción tiene lugar dentro de las estructuras conocidas como ribosomas. Los ribosomas son máquinas moleculares cuyo trabajo es construir polipéptidos. Un codón de 3 letras de ARN actúa como una señal para un aminoácido específico. Una vez que el ribosoma se adhiere a un ARNm y encuentra el codón de "inicio", se desplaza rápidamente por el mRNA, un codón a la vez. A medida que avanza, construye gradualmente una cadena de aminoácidos que refleja exactamente la secuencia de codones en el ARNm. 

 Una vez que el polipéptido está terminado, puede ser procesado o modificado, combinado con otros polipéptidos o ser enviado a un destino específico dentro o fuera de la célula. En última instancia, realizará un trabajo específico necesario por la célula u organismo, ¡tal vez como una 

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molécula de señalización, elemento estructural o enzima! 

Uso del ADN para resolver un misterio Es el año 2048. Está trabajando en la oficina de un médico analizando muestras en el laboratorio. Un día nota que una muestra de sangre no tiene etiqueta. Por suerte, porque es un científico muy ingenioso, pudo extraer algún DNA de la muestra. Gracias a un estudio realizado en el 2039, los científicos descubrieron qué genes del código de ADN muestran las características de una persona. 

C. En la parte posterior hay una cadena de la muestra de ADN extraída de la sangre. Siga los pasos a continuación para ayudarle a realizar un bosquejo del hombre al que pertenece la muestra. 

Amino Acid Sequence  Trait Resulting From Protein 

Color de piel 

metionina-leucina-prolina  PIEL OSCURA 

metionina-leucina-leucina  PIEL CLARA 

Color de ojos 

valina-prolina-prolina-lisina  Proteína que causa OJOS VERDES 

prolina-leucina-valina-prolina  Proteína que causa OJOS AZULES 

prolina-lisina-prolina-prolina  Proteína que causa OJOS MARRONES 

Color del cabello 

lisina-arginina-treonina-valina-serina-serina  CABELLO RUBIO 

lisina-arginina-treonina-valina-serina-cistinq  CABELLO NEGRO 

lisina-arginina-treonina-valina-serina-valina  CABELLO CASTAÑO 

Tipo de cabello 

asparagina-isoleucina-arginina  CABELLO RIZADO 

asparagina-asparagina-isoleucina  CABELLO LACIO 

Tamaño de la nariz 

leucina-arginina-glutamate-arginina  NARIZ GRANDE 

leucina-asparagina-arginina-glutamina  NARIZ PEQUEÑA 

leucina-asparagina-asparagina-glutamina  NARIZ MEDIANA 

Tamaño de las orejas 

prolina-tirosina-tirosina-(stop)  OREJAS PEQUEÑAS 

prolina-prolina-tirosina-(stop)  OREJAS PEQUEÑAS 

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Prolina-tirosina-fenilalanina- (stop)  OREJAS GRANDES 

 

Paso 1: Decodifique el ADN en ARNm 

Paso 2: Decodifique el ARNm en los aminoácidos correspondientes de la página 143 de su libro. Escriba los aminoácidos en el orden de los codones del ARNm. 

Paso 3: En una hoja separada, dibuje un boceto de cómo se vería esta persona, según los rasgos que se le ocurrieron. 

ADN  TACGATGAAGGCAATCAAGGGTTCTCCTGTCAAAGTACATTATAGGCAGACTTAGCGGTTGGAATGAAAATC ||| AUG  

ARNm  Secuencia de proteínas:   

1  Metionina  2    3   

4    5    6   

7    8    9   

10    11    12   

13    14    15   

16    17    18   

19    20    21   

22    23    24    Use la rueda de codones a continuación para hacer coincidir las letras del ARN con el aminoácido correspondiente. Para usarla, comience en el centro y trabaje hacia el exterior. Use la rueda de codones para generar los fragmentos de secuencias de aminoácidos de las cadenas α - hemoglobina y β - hemoglobina.  

Ejemplo  

  

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 D. En una hoja separada: 

 Draw Patient Here 

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Actividad 2: ¿Hay alguna conexión entre los rayos UV (ultravioleta) y el color de la piel? En las Actividades 2 y 3, va a explorar algunas evidencias para seleccionar y analizar datos, y ver el video The Biology of Skin Color (La biología del color de piel)  

https://www.biointeractive.org/classroom-resources/biology-skin-color  o al leer su transcripción, presentado por la antropóloga Dra. Nina Jablonski. Primero, va a descubrir el factor ambiental particular correlacionado con la distribución global de las variaciones de color de piel. En la Actividad 3, va a entender las presiones selectivas específicas que han dado forma a la evolución del rasgo.  

 

Si puede, vea el video desde el principio hasta la marca de tiempo 5:49 minutos. También se ofrece a continuación la transcripción de esta sección. Haga una pausa cuando la Doctora Nina Jablonski pregunta: “Hay alguna conexión entre la intensidad de los rayos UV y el color de la piel?” 

 

Transcripción 

[JABLONSKI (narrado):] Los cerebros humanos son grises. La sangre humana es roja. Nuestros huesos son blanquecinos. No importa a dónde hayas nacido o de quién. Pero la piel humana es diferente. Algunos de nosotros tenemos una rica piel de color marrón oscuro; Algunos de nosotros tenemos la piel de color blanco rosado. La mayoría de nosotros estamos en algún punto intermedio. Durante mucho tiempo, el por qué existe esta variación fue un verdadero misterio científico ... que abrió la puerta para que algunos invirtieran este rasgo biológico con valor moral, y luego lo usaran para justificar el sufrimiento de otros. Pero los rasgos biológicos no son buenos ni malos. Son características que han evolucionado para aumentar las probabilidades de que un organismo sobreviva y transmita sus genes.  [JABLONSKI:] Al igual que otros rasgos animales, el arco iris sepia del color de la piel humana evolucionó a través de la selección natural. Ahora, gracias a los avances en antropología y genética, el cómo y por qué ya no es un misterio.   [JABLONSKI:] Los antropólogos biológicos como yo pasamos nuestras vidas estudiando cómo evolucionaron los humanos y por qué diferimos físicamente unos de otros.  [JABLONSKI (narrado):] Nuestra piel proporciona uno de los marcadores más visibles de la variabilidad humana. Es algo que nos distingue de nuestros parientes animales más cercanos. Debajo de su pelaje oscuro, los chimpancés tienen la piel pálida, y hace millones de años probablemente ese también era el caso de los primates que fueron nuestros antepasados comunes. Entonces, ¿de dónde viene la gama de colores de piel de la humanidad? Por física sabemos que el color de cualquier objeto proviene de las longitudes de onda de la luz que refleja de vuelta al ojo del observador. Vemos las hojas como verdes porque reflejan las longitudes de onda que nuestros ojos ven como verdes, absorbiendo las longitudes de onda que vemos como otros colores, como el azul o el rojo.  En los humanos, las diferentes longitudes de onda de la luz son reflejadas o absorbidas por un pigmento en la capa superior de nuestra piel. Ese pigmento se llama melanina. Se encuentra 

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dentro de lo que parecen ser pequeños granos, los melanosomas, que son producidos por células llamadas melanocitos.  Nuestra herencia genética individual determina el tipo de melanina dentro de nuestros melanosomas. La feomelanina de color amarillo rojizo es más abundante en personas ligeramente pigmentadas. Las personas con pigmentación más oscura tienen más eumelanina marrón-negra, y cuanto más eumelanina hay, más oscura es la piel.  La melanina también colorea el cabello humano y animal, y las plumas de muchas aves.  [JABLONSKI:] Curiosamente, las longitudes de onda de luz que refleja la melanina son mucho menos importantes biológicamente que las que realmente absorbe. Y de los que absorbe, los más importantes son los que ni siquiera podemos ver.  [JABLONSKI (narrado):] Gran parte de la luz emitida por el sol es invisible para nuestros ojos. Algo de eso es lo que se llama radiación ultravioleta, que es altamente energética. Tanto es así, que en realidad puede penetrar en las células vivas. Cuando lo hace, puede causar estragos dentro de ellos. Incluso puede causar mutaciones en el ADN de las células de la piel. Lo que se interpone entre nosotros y esa amenaza es la melanina en nuestra piel.  [ABDEL-MALEK:] La melanina es como un sensor; Es como una molécula guardiana. Y su trabajo principal es la protección.  [JABLONSKI (narrado):] Por ejemplo, formando lo que se llama tapas supranucleares y absorbiendo los rayos UV.  [ABDEL-MALEK:] Son como pequeños parasoles alrededor del núcleo. Y los rayos UV no pueden penetrarlos para atacar el ADN.  [JABLONSKI (narrado):] Esa es solo una de las cosas que la bióloga molecular Zalfa Abdel-Malek encuentra notable sobre la melanina. Otra es la amplia gama de beneficios que proporciona una colección diversa de especies.   [ABDEL-MALEK:] Sabemos que la melanina en los vertebrados inferiores es importante para regular la temperatura corporal. También puede dar a los animales camuflaje. Y les permite reconocer a otros miembros de la especie para propagar la especie.   [JABLONSKI (narrado):] En los humanos, una de las funciones de la melanina es claramente proteger las células del daño de los rayos UV. A medida que evolucionamos, perdimos cabello y aumentamos la producción de melanina en nuestra piel. Entonces, ¿hay una conexión entre la intensidad de la radiación UV y el color de la piel?   

 En este segmento del video, la Dra. Jablonski explica que el sol emite energía en un amplio espectro de longitudes de onda. En particular, menciona la luz visible y la radiación ultravioleta (UV) que no puede ver ni sentir. (Las longitudes de onda que sientes como calor están en una porción del espectro llamado infrarrojo). La radiación UV tiene una longitud de onda más corta 

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y una energía más alta que la luz visible. Tiene efectos tanto positivos como negativos en la salud humana, como aprenderá en este video. El nivel de radiación UV que llega a la superficie de la Tierra puede variar según la hora del día, la época del año, la latitud, la altitud y las condiciones climáticas.  El Índice UV es una escala estandarizada que pronostica la intensidad de la radiación UV en 

cualquier momento y lugar en el mundo; cuanto mayor es el número, mayor es la intensidad.  

Figura 1. Índice de radiación ultravioleta en todo el mundo. Los colores en este mapa del mundo representan los valores del índice ultravioleta (UV) en un día en particular en septiembre de 2015. El índice UV es una escala estandarizada de intensidad de radiación UV que va de 0 (menos intenso) a 18 (más intenso). Los valores del eje son grados de latitud, que van desde el ecuador (0 °) hasta los polos (90 ° norte y −90 ° sur). Los valores del eje x son grados de longitud, que van desde el meridiano principal (0 °) hasta el antimeridiano (180 ° este y −180 ° oeste). (Fuente: Organización Mundial de la Salud: who.int/uv/health/solaruvradf ull_18076.pdf  

E. Examine la FigurA 1, a la izquierda. Conteste las preguntas 1–6 en una hoja separada. 1. Describa la relación entre el Índice UV (la barra de color en la Figura 1) y la latitud (eje y) 2. ¿Cómo explica la relación entre el índice UV y la latitud? (En otras palabras, ¿por qué la 

intensidad de los rayos UV cambia con la latitud?) 3. Encuentre su ubicación aproximada en el mapa. ¿Cuál es el valor primario del índice UV de 

su estado en este día en particular en septiembre? 4. Observe las regiones que reciben los rayos UV más intensos (gris muy oscuro). Ubique una 

evidencia específica del mapa de que un factor diferente a la latitud estaba contribuyendo a la intensidad de los rayos UV en este día. 

5. En el video, la Dra. Jablonski explica que la melanina, ubicada en la capa superior de la piel humana, absorbe la radiación UV, protegiendo a las células de los efectos dañinos de la radiación UV. La genética determina el tipo de melanina (es decir, eumelanina marrón / negra o feomelanina roja / marrón) y la cantidad de melanina presente en las células de un individuo. Con base en esta información, escriba una hipótesis sobre en qué lugar del mundo esperaría encontrar poblaciones humanas con pigmentación de la piel más oscura o más clara (es decir, diferentes cantidades de melanina). 

6. Explique cómo los científicos podrían probar esta hipótesis.  Ahora verá otra figura, a la derecha, que tiene que ver con el color de la piel. Una forma de medir 

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el color de la piel es mediante la reflectancia de la piel. Los científicos pueden hacer brillar la luz visible en una porción de la piel (generalmente en el interior del brazo) y luego medir la cantidad de luz que se refleja. La piel oscura refleja menos luz visible que la piel clara. Cuanto más bajo es el valor de reflectancia, por lo tanto, más oscura es la piel. Examine la Figura 2 y conteste las Preguntas 7–9.   Figura 2. Relación entre la reflectancia de la piel y la latitud. Esta figura muestra cómo cambia la reflectancia de la piel con la latitud. Las latitudes negativas están al sur del Ecuador (ubicadas a 0 °), y las latitudes positivas están al norte del Ecuador. Los datos de reflectancia disponibles de múltiples fuentes se combinaron para formar este gráfico. Todos los datos combinados se obtuvieron usando un Reflectómetro con una salida de 680 nanómetros (es decir, una longitud de onda de luz visible) y se colocaron en los brazos internos superior o inferior de los sujetos. (Fuente: Panel B de la Figura 2 en Barsh (2003). Gráfico originalmente titulado como "Resumen de 102 muestras de reflectancia de la piel para hombres en función de la latitud, redibujado de Relethford (1997)". © 2003 Public Library of Science.)   

F. En una hoja separada, conteste las preguntas 7–9. 1. ¿Por qué cree que los datos de reflectancia se recopilan del brazo interno de un sujeto? 2. Describa la relación entre la reflectancia de la piel (eje y) y la latitud (eje x). Considere 

tanto la dirección como la inclinación de las pendientes de las líneas. 3. ¿Estos datos respaldan su hipótesis de la pregunta 5? Justifique su respuesta. 

 Vea el video desde la marca de tiempo 5:49 minutos a 9:08 minutos. Haga una pausa cuando la Dra. Jablonski dice: "Eso sugiere que la variación en la producción de melanina de la piel humana surgió a medida que diferentes poblaciones se adaptaron biológicamente a diferentes condiciones solares en todo el mundo". Después de ver este segmento de la película, conteste la pregunta 10.  

Transcripción 

[JABLONSKI (narrado):] Me fasciné por primera vez con los rayos UV y el color de la piel en la década de 1990. Pero mientras buscaba información sobre la distribución global de los rayos UV solares, descubrí que los datos disponibles eran bastante irregulares. Comencé a lanzar una red más amplia y casi por accidente encontré exactamente los datos en bruto necesarios para solucionarlo. No habían sido recopilados por nadie interesado en mis preguntas, sino por la NASA. [JABLONSKI (narrado):] En la década de 1980, la preocupación por el riesgo para la salud que representaba el agotamiento del ozono atmosférico que bloquea los rayos UV llevó a la NASA a tomar millones de medidas de rayos UV desde el espacio. Le pedí a la NASA que me enviara los datos, y luego le pedí a mi esposo, el geógrafo George Chaplin, que tratara de visualizarlo. Resultó ser una solicitud más grande de lo que me había dado cuenta, pero encontró la manera de convertir todos esos puntos de datos en un mapa ... un mapa que mostraba por primera vez exactamente cómo varía la exposición a los rayos UV en todo el mundo. [CHAPLIN:] Este es el mapa. [JABLONSKI (narrado):] Lo más sorprendente fue el claro gradiente entre el ecuador y los polos, que se interrumpió solo en lugares donde la altitud aumentó la exposición a los rayos UV ...

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[CHAPLIN:] Esto está realmente en la meseta tibetana ...   

[JABLONSKI (narrado):] ... y la persistente cobertura de nubes lo disminuyó.  [CHAPLIN:] ... la cuenca del Congo. Por lo tanto, está lleno de humedad, lo que bloquea los rayos UV.  [JABLONSKI (narrado):] La energía solar es un atributo fundamental de cualquier entorno. Y es un hecho bien establecido que los organismos que viven en diferentes latitudes se adaptan de alguna manera a sus condiciones solares locales. Para ver cuán estrechamente se correlaciona el color de la piel humana con la exposición a los rayos UV, recopilé mediciones de pigmentos de la piel realizadas por antropólogos que estudian a pueblos indígenas.  [JABLONSKI:] Durante muchos años, los antropólogos se han enfrentado al desafío de cómo medir con precisión el color de la piel. Ahora usamos este pequeño dispositivo llamado Reflectómetro. Básicamente, envía luz de colores específicos y luego mide la cantidad de luz que se refleja. Esto nos dice de qué color es la piel de Tess, y luego podemos comparar esto con personas de todo el mundo.  [JABLONSKI (narrado):] George luego creó un segundo mapa, utilizando colores de piel medidos y datos ambientales. Mostró que la intensidad de los rayos UV sí predice el color de piel donde sea que los rayos UV sean fuertes, la piel es oscura, como si estuviera cerca del ecuador o a gran altitud. En los polos, la piel de los indígenas es casi siempre más clara. Eso sugiere que la variación en la producción de melanina en la piel humana surgió a medida que diferentes poblaciones se adaptaron biológicamente a diferentes condiciones solares en todo el mundo.  

  G. En una hoja separada, conteste la pregunta 10.  

1. Con base en lo que sabe hasta ahora sobre la pigmentación de la piel, sugiera un mecanismo por el cual la intensidad de los rayos UV podría proporcionar una presión selectiva sobre la evolución del color de la piel humana. En otras palabras, puede proponer una hipótesis que vincule el color de la piel, con la aptitud evolutiva.  

 

Actividad 3: ¿Qué fue la presión selectiva?  

Vea el video desde la marca de tiempo 9:08 minutos hasta los 12:19 minutos. Haga una pausa cuando la Dra. Jablonski dice: "Por esa razón, aunque podría acortar su vida, es poco probable que afecte su capacidad de transmitir sus genes". Después de ver este segmento, conteste las preguntas 11–13.   

Transcripción 

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 [JABLONSKI:] Como hemos señalado, nuestros primeros antepasados probablemente tenían vello de cuerpo completo que cubría la piel pálida, al igual que otros primates. Entonces, ¿cuándo comenzaron a evolucionar los tonos más oscuros de la piel humana? [JABLONSKI (narrado):] La secuenciación del ADN ha permitido encontrar evidencia que puede ayudar a responder esa pregunta. Rick Kittles es un genetista experto en descifrar tales pistas. [KITTLES:] Cada vez que una especie se somete a alguna forma de selección natural, se encuentra evidencia de esa selección en el genoma. Y así, como genetistas, nos emocionamos mucho cuando exploramos el genoma de estas firmas. Una forma de hacerlo es mediante el muestreo de poblaciones de todo el mundo y observar la variación en todo el genoma y compararlas entre poblaciones. Y es un proceso muy emocionante, me siento como un detective cuando paso por ese proceso. [JABLONSKI (narrado):] Uno de los muchos genes que los detectives genéticos han relacionado con la pigmentación humana se llama MC1R. El muestreo de todo el mundo indica que hay una gran cantidad de variación en la secuencia de ADN de ese gen. Pero no de todos los rincones del mundo. [KITTLES:] Cuando miramos MC1R dentro de las poblaciones africanas, no vemos mucha diversidad. Y el alelo particular que tienen en esas poblaciones africanas es el que codifica la piel más oscura. MC1R codifica una proteína que participa en el cambio de la producción de feomelanina a eumelanina. Y sabemos que la feomelanina es el pigmento amarillo rojizo, y luego la eumelanina es el pigmento marrón-negro. [JABLONSKI (narrado):] La ausencia de diversidad de MC1R en las poblaciones africanas indica que, en esa parte del mundo, existe una fuerte selección negativa contra cualquier alelo que altere la piel oscura. ¿Y cuánto tiempo lleva arreglado este alelo en las poblaciones africanas? Otros estudios genéticos han calculado que han pasado tanto como 1.2 millones de años. Dado que nuestra especie evolucionó en África ecuatorial, es razonable concluir que, para entonces, todos los humanos eran de piel oscura. [JABLONSKI:] El registro fósil respalda lo que hemos obtenido de la evidencia genética. Pero aquí es donde enfrentamos lo que fue, para mí, el corazón del misterio. [JABLONSKI (narrado):] La evolución de la piel oscura en humanos sugiere que, bajo una fuerte luz UV, ese rasgo proporcionó una ventaja de supervivencia. Entonces, ¿cuál era exactamente esa ventaja? Es cierto que el daño causado por los rayos UV al ADN de las células de la piel puede provocar cáncer, y el cáncer de piel puede ser fatal. Durante mucho tiempo, esa parecía la explicación más probable. Excepto ... [JABLONSKI:] El cáncer de piel generalmente se desarrolla después de los años reproductivos pico de una persona. Por esa razón, aunque podría acortar su vida, es poco probable que afecte su capacidad de transmitir sus genes.

H. En una hoja separada conteste las preguntas 11-13. 

2. ¿Qué significa que un rasgo, como la coloración clara de la piel, esté bajo selección                             negativa en África ecuatorial? Relacione la presión selectiva negativa con lo que                       sabemos sobre la diversidad de alelos MC1R entre las poblaciones africanas.  

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3, ¿Por qué la Dra. Jablonski descarta la hipótesis de que la protección contra el cáncer de piel proporcionó una selección para la evolución de la piel más oscura en nuestros antepasados humanos?  4. Revise la hipótesis de la Pregunta 10. Según la información que tiene ahora, ¿parece esta una hipótesis más o menos probable que cuando se propuso por primera vez? Proporcione evidencia para apoyar su razonamiento.  Vea el video desde la marca de tiempo 12:19 minutos hasta los 13:32 minutos. Haga una pausa cuando la Dra. Jablonski dice: "Eso es lo que hace la melanina". En este segmento del video, la Dra. Jablonski hace referencia a un artículo que había leído sobre la conexión entre la exposición a los rayos UV y el folato de nutrientes esenciales (una vitamina B), que circula por todo el cuerpo en la sangre. El documento, publicado en 1978, describe cómo las concentraciones de folato en suero (sangre) diferían entre dos grupos de personas de piel clara. Ahora verá una de las figuras de ese documento. Examine la Figura 3 y conteste las Preguntas 14–17.   

Transcripción 

[JABLONSKI (narrado):] Mientras luchaba por concebir una explicación alternativa, asistí a una conferencia sobre defectos congénitos graves.  Esa charla fue sobre un proyecto de investigación que había encontrado evidencia de que ciertos defectos de nacimiento son mucho más comunes entre las mujeres embarazadas con dietas deficientes en una vitamina B llamada folato. Solo unas semanas antes, me encontré con un artículo que describía cómo la fuerte luz solar descompone el folato que circula en los vasos sanguíneos de la piel. Aquí había un vínculo directo entre la radiación UV, el color de la piel y el éxito reproductivo. Fue un pequeño momento "eureka" para mí. En los años posteriores, hemos aprendido que el folato no solo es esencial para el desarrollo embrionario normal, sino que incluso es necesario para la producción saludable de esperma en los hombres. [JABLONSKI:] El folato es oro biológico. Es un nutriente esencial, y debe protegerse de la radiación UV, ya que circula en los vasos sanguíneos de la piel. Eso es lo que hace la melanina. 

 

Figura 3. Niveles de folato en dos grupos de personas. En un grupo ("pacientes"), 10 personas fueron expuestas a la intensa luz UV durante al menos 30-60 minutos, una o dos veces por semana durante tres meses. Sesenta y cuatro individuos que no

recibieron este tratamiento ("normales") sirvieron como grupo de control. La diferencia entre los dos grupos fue estadísticamente significativa (p <0,005). Los corchetes representan el error estándar de la media, y "ng / mL" significa "nanogramos por mililitro".

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(Publicado con permiso de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia, de Color de piel y fotólisis de nutrientes: una hipótesis evolutiva, Branda, RF y Eaton, JW, 201: 4356, 1978; permiso transmitido a través de Copyright Clearance Center, Inc.)

 I. En una hoja separada, conteste las preguntas 14-17. 

3. Describa la relación entre los niveles de folato y la exposición a los rayos UV. Use datos específicos del gráfico para respaldar su respuesta. 

4. La Dra. Jablonski describe el aprendizaje de que los niveles bajos de folato están relacionados con defectos congénitos graves, como un "momento eureka". Explique lo que quiere decir con esto. 

5. Con base en esta nueva información, revise su hipótesis para explicar la presión selectiva sobre la evolución del color de la piel humana. 

6. ¿Pueden los efectos de la luz ultravioleta sobre el folato explicar la variación completa del color de la piel humana que existe actualmente entre las poblaciones humanas? Explique su razonamiento. 

 Vea el video desde la marca de tiempo 13:32 minutos a 16:04 minutos. Haga una pausa cuando la Dra. Jablonski dice: "El apoyo a la idea de que la conexión UV-vitamina D ayudó a impulsar la evolución de la piel más pálida proviene del hecho de que los pueblos indígenas con dietas ricas en esta vitamina esencial tienen pigmentación oscura".    

Transcripción 

 [JABLONSKI (narrado):] Sentí que estaba a mitad de camino en mi búsqueda para comprender la variación del color de la piel humana. Pero quedaba una gran pregunta: [JABLONSKI:] ¿Por qué no somos todos de piel oscura? [JABLONSKI (narrado):] Resulta que hay otro lado de nuestra relación con la luz UV. La luz UV no es del todo mala. De hecho, la pequeña porción conocida como UVB es crítica para la síntesis de vitamina D en nuestros cuerpos, un proceso que comienza en la piel. Sin vitamina D, los humanos no pueden absorber el calcio de nuestra dieta, para construir nuestros huesos y para un sistema inmunológico saludable. Cuando todos nuestros antepasados vivían cerca del Ecuador, no había problemas para obtener suficiente UVB a través de la piel oscura para producir la vitamina D necesaria. Pero luego algunas poblaciones comenzaron a moverse hacia el norte, donde los rayos UV que golpean la superficie de la Tierra son mucho más débiles. [JABLONSKI:] En las latitudes del norte, la piel oscura dificulta la producción de la vitamina D que el cuerpo humano realmente necesita.

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[JABLONSKI (narrado):] Las consecuencias de la deficiencia de vitamina D incluyen el raquitismo, una enfermedad del desarrollo óseo que puede paralizar a los jóvenes. En latitudes más altas con menos UV, la presión selectiva sobre MC1R que producía piel oscura en nuestros ancestros antiguos, comenzó a disminuir. [KITTLES:] Cuando miramos el movimiento temprano fuera de África, cuando esa restricción se relajó, entonces vemos una gran cantidad de variaciones. [JABLONSKI (narrado):] En las poblaciones europeas y asiáticas, los genetistas han descubierto una mayor variación en el gen MC1R, pero menos variación en varios otros genes, los asociados con tipos de piel más claros. [KITTLES:] Diferentes ambientes llevaron a que otros genes fueran seleccionados y fueran importantes para esas poblaciones, en términos de color de piel.  

  A diferencia de muchos nutrientes esenciales, la vitamina D es producida por el cuerpo humano. Un tipo de radiación UV llamada UVB inicia una cadena de reacciones que convierten el 7-deshidrocolesterol, un químico que se encuentra en la piel, en vitamina D. La vitamina D es esencial para la absorción de calcio y fósforo de los alimentos que comemos para formar huesos fuertes. También es importante para la salud reproductiva y para el mantenimiento de un sistema inmune fuerte. La cantidad de exposición a UVB necesaria para sintetizar suficiente vitamina D depende en gran medida de dos factores: la intensidad de UVB y el color de la piel. En general, a una intensidad UV dada, un individuo de piel oscura debe estar expuesto a UVB cinco veces más que un individuo de piel clara para sintetizar la misma cantidad de vitamina D.  La Dra. Jablonski y el Dr. George Chaplin publicaron un artículo en el que teorizan si los rayos UV disponibles en todo el mundo permitirían a las personas con diferentes colores de piel sintetizar una cantidad adecuada de vitamina D. La Figura 4 y la Tabla 1 resumen los resultados. Analice la Figura 4 y la Tabla 1 y conteste las preguntas 18–21.  

 Figura 4. Comparación de áreas geográficas en las que la intensidad media de UVB no sería suficiente para la síntesis de vitamina D por poblaciones con diferentes colores de piel. Las líneas diagonales ampliamente espaciadas muestran regiones en las que la radiación UVB, promediada durante tod o un año, no es suficiente para la síntesis 

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de vitamina D en personas con piel pigmentada de forma leve, moderada y oscura. Las líneas diagonales estrechamente espaciadas muestran regiones en las cuales la radiación UVB no es suficiente para la síntesis de vitamina D por las personas con piel pigmentada moderada y oscura. El patrón de puntos muestra regiones en las que la radiación UVB promediada durante el año no es suficiente para la síntesis de vitamina D en personas con piel oscura pigmentada. (Reimpreso de The Journal of Human Evolution, 39: 1, Nina G. Jablonski y George Chaplin, The Evolution of Human Skin Coloration, 57-106, Copyright 2000, con permiso de Elsevier.) 

  

Tabla 1. Claves para zonas en Figura 4. 

 Nota: “Y” significa que un individuo con una pigmentación de piel podría sintetizar suficiente vitamina D                               en la región indicada durante el año.. “N” significa que la persona no puede hacerlo.  

J. En una hoja separada conteste las preguntas 18-21. 

7. Con base en estos datos, describa las poblaciones con menos probabilidades de sintetizar niveles suficientes de vitamina D. Explique su respuesta con los datos de la figura. 

8. ¿Cómo respaldan estos datos la hipótesis de que la evolución de los colores de piel más claros fue impulsada por la selección para la producción de vitamina D? 

9. Para una persona que vive más lejos del Ecuador, ¿el riesgo de deficiencia de vitamina D sería uniforme o variaría a lo largo del año? Si variara, ¿cómo variaría? Explique su razonamiento. 

10. Los niveles de vitamina D y folato en la sangre se ven afectados por la luz ultravioleta. Describa los efectos pronosticados del uso de una cabina de bronceado (que expone la piel a la luz UV) en los niveles sanguíneos de estas dos vitaminas. 

Actividad y Reflexión  

 Ahora, después de recopilar información de todas las actividades e investigaciones, es hora de revisar el modelo sobre las causas de los diferentes colores de la piel y explicar por qué cree que las diferentes regiones del mundo desarrollaron distintas coloraciones de la piel. Ahora también debe incluir la evidencia que haya reunido que respalde su explicación y describir el razonamiento científico que explica cómo esa evidencia respalda su afirmación. Además, elija dos aspectos de su modelo que revisó el modelo inicial y explique qué evidencia respalda esas revisiones.   Dibuje lo que ocurre en el cuerpo a nivel celular que da como resultado el color de la piel 

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de una persona:  

 K. En una hoja separada: 

Explicación escrita de su modelo 

 L. En una hoja separada: 

What caused different skin colors to be common in different regions of the world? 

Afirmación 

Pienso que ____ es causado por.... Creo que ____ tiene participación en cómo ____ ocurre. 

Evidencia 

Mi evidencia proviene de...[nombre del tipo de información y de la actividad de donde viene]. Vi que...[nombre de la tendencia particular o resultado] 

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Razonamiento 

Creo que esta evidencia respalda mi afirmación porque si estas tendencias en los datos están sucediendo, entonces significa que ... [establezca una breve cadena de eventos causales: esta cadena tiene que ser coherente con las ideas / hechos científicos conocidos].  

  

Instrucciones: Usando la herramienta a continuación, justifique los cambios en su modelo utilizando la evidencia que hemos reunido a lo largo de nuestras investigaciones en esta historia. Su tabla de resumen le ayudará a considerar qué pruebas son las más apropiadas para justificar las revisiones de su modelo.  

Característica de mi modelo que estoy 

revisando 

Revisión que estoy haciendo a mi modelo 

Evidencia que apoya mi revisión  

(Incluye múltiples piezas, de ser necesario) 

Conexión entre la evidencia y la revisión 

del modelo 

       

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      Conexión de contenidos cruzados:  Estándares del Idioma Inglés » Escritura » Grados 9-10 CCSS.ELA-LITERACY.W.9-10.1 - Escribe argumentos para apoyar afirmaciones en un análisis de tópicos o textos sustantivos, usando un razonamiento válido y relevante, y suficiente evidencia.  Estándares del Idioma Inglés » Lectura: Texto internacional » Grados 9-10 CCSS.ELA-LITERACY.RI.9-10.10 -Al final del noveno grado, lee y comprende no ficción literaria en la banda de complejidad de texto de los grados 9-10, con apoyos según sea necesario.  Escuela Secundaria: Estadísticas y Probabilidades » Interpretación de datos categóricos y cuantitativos CCSS.MATH.CONTENT.HSS.ID.1-3: Resume, representa e interpreta datos en una sola cuenta de medidas variables  

Glosario Alelo: Un alelo es una forma variante de un gen dado, lo que significa que es una de dos o más versiones de una mutación conocida en el mismo lugar en un cromosoma.   Cradiente de color: un rango de colores dependientes de la posición, generalmente utilizado para rellenar una región. Un gradiente de color también se conoce como una rampa 

de color o una progresión de color.   Descifrar: tener éxito en la comprensión, interpretación o identificación (algo). Homogéneo: consiste en partes, todas del mismo tipo.   Emitir: producir y descargar (algo, especialmente gas o radiación). 

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  Gen: Un gen es la unidad física y funcional básica de la herencia. Los genes están formados por ADN. Algunos genes actúan como instrucciones para producir moléculas llamadas proteínas.   Recogido: haber aprendido o descubierto, generalmente poco a poco o lentamente.    Selección negativa: En la selección natural, la selección negativa o la selección purificadora es la eliminación selectiva de alelos que son perjudiciales. Esto puede resultar en una selección estabilizadora a través de la muerte o eliminación de ciertos rasgos genéticos que surgen a través de mutaciones aleatorias.  

Nucleótidos: moléculas que consisten en un 

nucleósido y un grupo fosfato. Son los componentes básicos de ADN y ARN. 

  Moléculas de ARN: una molécula esencial en diversas funciones biológicas. En la codificación, decodificación, regulación y expresión de genes. El ARN y el ADN son ácidos nucleicos y, junto con los lípidos, las proteínas y los carbohidratos, constituyen las cuatro macromoléculas principales esenciales para todas las formas de vida conocidas.   Presión selectiva: cualquier evento que altera el comportamiento y la aptitud de los seres vivos dentro de un entorno determinado. Es la fuerza impulsora de la evolución y la selección natural.  Transmitido: transmitido de una persona o de un lugar a otro.  

     

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