Resumen

Dentro de los contenidos temáticos de la asignatura de Biología i existen temas como el de metabolismo celular que didácticamente son difíciles de abordar en el aula y de comprender por los estudiantes debido a los conceptos y procesos que involucran. En este artículo se señalan los diferentes factores que intervienen y se brindan alternativas para el docente a fin de ayudar a mitigar los problemas de enseñanza y aprendizaje recurrentes en el aula.
Palabras clave: metabolismo celular, concepciones previas, estrategia didáctica, secuencia didáctica.

High school students’ struggles while understanding cell metabolism

Abstract

The Biology syllabus includes topics such as cell metabolism that represent a didactic challenge for both, teachers and high school students due to the complexity of the concepts and process the topic involves. This article shows different elements that intervene in the process and provides alternatives for teachers to reduce struggles with the teaching-learning strategies inside the classroom.
Keywords: cell metabolism, preconcepts, didactic strategy and didactic sequence.

Introducción

La enseñanza y aprendizaje del metabolismo celular (fotosíntesis, respiración celular y fermentación) es uno de los contenidos temáticos más difíciles de abordar en el aula. Salinas y Serrano (2017, p. 56) señalan que “desde hace más de tres décadas las investigaciones educativas sobre el tema de fotosíntesis han puesto de manifiesto a nivel mundial la existencia de graves problemas de enseñanza aprendizaje especialmente a nivel de secundaria y de bachillerato”. Más adelante, Salinas y Serrano (2019) comentan que algo similar ocurre con el tema de respiración celular donde la bibliografía consultada muestra “que las concepciones previas que presentan los alumnos de [estos dos niveles educativos] acerca de este tema se caracterizan por su universalidad” (p. 212).

Las razones de una realidad educativa con la que el docente se enfrenta cada vez que aborda este tema dentro de los programas de estudio son diversas. Algunas de ellas son “la forma en la que el profesor imparte su clase, [el] método de enseñanza empleado, [el] planteamiento didáctico utilizado, pero sobre todo el nivel de complejidad y profundidad del tema, el cual, en muchas ocasiones, no es proporcional con el nivel cognitivo de los alumnos que cursan los niveles educativos antes mencionados” (Salinas y Serrano, 2017, p. 56), especialmente cuando los conceptos y procesos que involucran son difíciles de comprender por los estudiantes (2019, p. 212).

A continuación, se muestra un resumen sobre los principales aspectos que influyen en la enseñanza y aprendizaje de los contenidos temáticos descritos con la finalidad de que el lector conozca o amplíe la información referente a dichos temas y algunas propuestas enfocadas al profesorado que trabaja, particularmente, en estos niveles educativos. Lo anterior podrá orientarlo en cómo reducir las dificultades que presentan los alumnos de bachillerato sobre el tema de metabolismos celular.

Durante cinco años escolares consecutivos (2011-2016) fue posible detectar, a través de un cuestionario de preguntas abiertas y de manera presencial, las concepciones previas referentes a dichos temas de un total de 250 alumnos que cursaron la asignatura de Biología i en el turno matutino correspondiente al tercer semestre de uno de los dos subsistemas de bachillerato que ofrece la Universidad Nacional Autónoma de México (unam), la Escuela Nacional Colegio de Ciencias y Humanidades (encch) en el plantel sur.

Antes del pre-test aplicado al alumnado, se había diseñado y administrado examen piloto con el fin de reajustar las preguntas que conformarían el instrumento definitivo. Una vez teniendo todos los cuestionarios contestados se procedió, con base en las respuestas de los estudiantes, a la formación de diversas categorías para cada una de las preguntas abiertas. En cada clasificación se calculó el número de respuestas por grupo para cada ítem, la frecuencia absoluta de respuestas y el porcentaje de éstas. En el siguiente apartado se indican los resultados en porcentajes.

Concepciones previas en los alumnos

Los resultados obtenidos acerca de las concepciones previas que presenta el estudiantado encuestado de la encch plantel sur sobre el tema de fotosíntesis se muestran en el cuadro 1.

Cuadro 1. Porcentaje obtenido de las concepciones previas de los alumnos encuestados durante los periodos 2011-2016 referentes al tema de fotosíntesis.

Aunque la mayoría de las respuestas son correctas, se observa cómo los alumnos las consideran como procesos aislados, resultados que coinciden con los de Sáenz (2012, p. 36) quien señala que los estudiantes “perciben el proceso de fotosíntesis de manera fragmentada y no logran establecer [que dicho proceso] requiere de diversos factores, que en su conjunto son indispensables”.

Al indagar por qué es importante la respiración celular solamente 3.0% del alumnado mencionó que es debido a que le proporciona energía a la célula produciendo atp y que se realiza en la mitocondria; sin embargo, esta respuesta sólo abarca a los organismos eucariontes dejando a un lado a los procariontes cuyo organelo involucrado es el citoplasma. El 45.6% no contestó. El 51.4% consideran a la respiración celular como el acto de inhalar O₂ y exhalar CO₂; es decir, la delimitan a nivel de organismo dejando a un lado la parte celular y entendiéndola como un intercambio de gases.

Estos resultados concuerdan con los de García (1991, p.131) y Charrier et al. (2006, p. 403) quienes encontraron que “para muchos estudiantes la respiración es sinónimo de intercambio gaseoso” aunado al hecho de que contemplan al humano “como el centro de la creación” (p. 404), ya que en ningún momento se refirieron a otro ser vivo que no fuera éste, como si asumieran que el hombre es el único ser vivo, lo que evidencia, tal y como lo señala Charrier et al. (2006, p. 404) “la imposibilidad que presentan los estudiantes de pensar en términos microscópicos”. Esto resulta ser “un obstáculo para el aprendizaje ya que sólo [interpretan a la respiración] como un proceso macroscópico” (Quezada, 2011, citado por Farina 2013, p. 37) cuyo paso al nivel micro [como es el celular, mitocondrial y molecular] de acuerdo con Tamayo y Sanmartí (2003, p. 6) es “una de las más grandes dificultades a superar [por los estudiantes]”.

Los resultados obtenidos apoyan lo que afirman Charrier et al. (2006, p. 407) “existen serias dificultades para la construcción [de los conceptos de fotosíntesis y respiración y que además han venido a corroborar lo que los maestros [de diferentes países] han manifestado por años como fruto de sus observaciones empíricas: [la universalidad de] que tanto la fotosíntesis como la respiración son dos conceptos que por su complejidad resultan muy difíciles de ser enseñados y aprendidos”.

Respecto al tema de fermentación, es notorio cómo la mayoría del alumnado desconoce a qué se refiere el proceso y solamente un pequeño porcentaje indica de manera aislada respuestas adecuadas (ver cuadro 2).

Cuadro 2. Porcentaje obtenido de las concepciones previas de los alumnos encuestados durante los periodos 2011-2016 referentes al tema de fermentación.

Estos resultados coinciden con los de Díaz et al. (1996, p. 145 y 146) quienes en su investigación encontraron que el estudiante “parece no tener ninguna idea concreta sobre el proceso de fermentación. Son alumnos que no contestan, o lo hacen con «no sé»”. Asimismo, señalan que “entre los estudiantes que manifiestan alguna idea sobre fermentación, son muy pocos aquellos que lo hacen de forma correcta o siquiera próxima al concepto científico”. De igual manera este autor (p. 145) declara que lo anterior es concebido para los alumnos “como un proceso intrínseco de la materia sin que intervengan seres vivos ni de dentro ni de fuera del alimento, y en el cual sólo el paso del tiempo parece ser tenido en cuenta como elemento importante”.

Factores que provocan la dificultad

Ante esta situación surgen las siguientes cuestiones, ¿cuál es la causa de que se les dificulte a los alumnos temáticas en torno al metabolismo celular?, ¿por qué al indagar sus concepciones los resultados no son tan favorables como cuando se les cuestiona sobre ecología, por ejemplo?, ¿a qué se debe esta universalidad de concepciones? La respuesta es multicausal y es producto de una estrecha relación entre diferentes factores que a continuación resalto y que en su mayoría son considerados por diversos autores.

Charrier et al. señalan que algunas de las causas posibles son las concepciones disciplinarias que presentan los docentes tanto en preparación como en activo, los libros de texto consultados y empleados en clase y el desarrollo curricular de cada institución (2006, p. 407).

El origen y persistencia de las mismas concepciones que muestran los alumnos son otra variable. Entre ellas destacan, de acuerdo con Carrascosa (2005, p. 192, 194, 197 y 198) la influencia de las experiencias físicas cotidianas, la influencia de la comunicación verbal, visual y escrita, los libros de texto con graves errores conceptuales y la metodología utilizada en el proceso de enseñanza y aprendizaje. Para mayor detalle consultar la bibliografía referida.

Otro factor que influye en esta universalidad de concepciones es el nivel cognitivo que se requiere de los alumnos, entre 15 y 17 años, para abordar dichos temas de naturaleza compleja. No obstante, éste generalmente no está a la par del que presentan cuando cursan la asignatura de Biología i. Dichas temáticas implican por parte del alumnado razonamientos e inferencias que adquieren a través del desarrollo de habilidades de pensamiento analítico, crítico, creativo y/o de resolución de problemas que favorezcan su propia construcción del conocimiento, mismas que en el estudiantado se encuentran en etapa de adquisición y formación.

Marco et al. (1987) indican que “los alumnos de 12-16 años tienen aún muchas dificultades con el tipo de razonamiento abstracto. Tienden a un razonamiento muy mediatizado por las percepciones sensoriales, por lo concreto y observable y consideran e interpretan los fenómenos desde un punto de vista antropocéntrico” (p.112). Esto ayuda a entender las concepciones previas de los alumnos de bachillerato encuestados, quienes antes de cursar la asignatura de Biología i, tuvieron su último contacto con la materia al cursar Ciencias 1, disciplina que se imparte en primer grado de secundaria cuando los alumnos tienen en promedio una edad de 11-12 años donde su forma de razonamiento se percibe simple, vertical, con una lógica cotidiana de su entorno.

Lo anterior se vincula con la “clasificación de los diferentes tipos de lenguaje” planteados en dos niveles por Galogovsky en 2004 y citado por Aguilar et al. en 2007:

Bajo este tenor, el metabolismo celular se encuentra en un nivel simbólico donde para los diferentes organelos celulares y compuestos químicos involucrados como el citoplasma, el cloroplasto, la mitocondria, la clorofila, la glucosa, las enzimas, el atp, el piruvato, el lactato, los transportadores de electrones, las bacterias no existen ejemplos directamente observables.

Estos resultados permiten concluir que la apreciación microscópica no existe en el esquema mental del alumnado. Los jóvenes se guían por lo evidente y lo evidente tiene que ser de mediano y/o gran tamaño para que esté a su alcance y así sea perceptible y pueda ser considerado. Razones que se suman a la falta de interés y de motivación por parte de los estudiantes.

Sugerencias y alternativas

Una vez dadas las causas que originaron esta discusión, queda la pregunta que todo docente se realiza, ¿qué hacer ante esta situación? La respuesta radica, de acuerdo con la experiencia obtenida, básicamente en el diseño e implementación de estrategias y/o secuencias didácticas por parte del profesorado que se caractericen, no obligatoriamente, en este orden:

1. interés y motivación hacia el alumnado;
2. considerar los diferentes estilos de aprendizaje de los alumnos;
3. abarcar y vincular a la par los contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales inmersos en el currículo;
4. involucrar el aprendizaje cooperativo que “es una de las estrategias metodológicas que enfatizan en el hecho de que el alumno no aprende en solitario” (Moncada & Gómez, 2012, p. 146). Sánchez (2012) menciona que “mientras más trabajan los estudiantes en grupos de aprendizaje cooperativo, aprenden más, entienden mejor lo que están aprendiendo, les es más fácil recordar lo que aprenden y se sienten mejor consigo mismos, con la clase y con sus compañeros” (p. 17);
5. introducir el aprendizaje autónomo, tal y como se observa en la imagen 1, definido por Chica (2010) como “una forma de aprender a educarse para la vida […] a partir de la autogestión del co¬nocimiento individual y el trabajo cooperativo” (p. 170);
6. los recursos didácticos empleados por el profesor como su participación directa en la forma en que imparte clase y el método de enseñanza empleado son variables a considerar, así como su compromiso ante el proceso de enseñanza y aprendizaje. Aunque es cierto “el estudiante sea el responsable de su propio aprendizaje” también hay que admitir que “el profesor es guía del proceso, quien plantea tareas que implican retos significativos para el joven con el propósito de generar en él estrategias creativas de aprendizaje y comprensión” (Moncada y Gómez, 2012, p. 65);
7. las actividades pueden ser novedosas, procurando no caer en aquellas consideradas como tradicionales a las que recurrimos los docentes, tales como cuestionarios y lecturas, entre otras. La experiencia obtenida me indica que deben ser creativas ya que permite el desarrollo de habilidades de pensamiento. Ejemplo de esto es el uso de analogías1 que actúa como una herramienta didáctica muy efectiva en el proceso de construcción de conocimientos, particularmente en temas como los aquí abordados debido a que se atienden “dominios abstractos, objetos y eventos que son muy difíciles de visualizar” (Charrier et al., 2006, p. 405-406) para jóvenes de este nivel educativo, cuyos contenidos son introducidos relativamente muy temprano hablando a nivel cognitivo;
   “Una analogía es una comparación entre dos dominios de conocimiento que mantienen una cierta relación de semejanza entre sí. Se pretende que el alumno comprenda una determinada noción o fenómeno, que se denominan objeto o blanco, a través de las relaciones que establece con un sistema análogo, que se denomina ancla o fuente y que resulta para el alumno más conocido y familiar” (Aragón et al., 1999, p. 1).

Por ejemplo, en la imagen 2 se muestra una analogía realizada por una alumna sobre el tema de respiración celular que integra los procesos metabólicos de glucolisis, ciclo de Krebs y cadena respiratoria comparándolos con tres diferentes heladerías (para mayor detalle consultar Salinas y Serrano, 2019). Farina (2013) recomienda su utilización “dada la dificultad de comprender la biología a nivel microscópico” (p. 39). De esta manera con el uso de analogías, “se fomentaría […] la creatividad, la abstracción, la capacidad crítica y se desarrollaría la autonomía de los alumnos” (Aragón et al., 1999, p. 3).

Imagen 1. Trabajo cooperativo y aprendizaje autónomo fomentado entre los alumnos de la ENCCH plantel Sur.
[Fotografía de Irma Sofía Salinas Hernández]. (Laboratorio de Ciencias en la ENCCH Sur, CDMX, 2018).

Imagen 2. Trabajo elaborado por una alumna donde muestra una analogía entre la respiración celular y tres diferentes heladerías.
[Fotografía de Irma Sofía Salinas Hernández]. (Laboratorio curricular en la ENCCH Sur, CDMX, 2015).

Conclusiones

Tras la lectura de este artículo podemos concluir que el proceso de enseñanza y aprendizaje no se limita a que el profesor prepare sus clases, las imparta y evalúe el aprendizaje de sus alumnos, va más allá de esta ardua, cotidiana y, en ocasiones, monótona labor.

El docente puede, a partir de lo que sucede dentro y fuera del aula, ayudar a incidir en dicho proceso, especialmente cuando se trata de temas disciplinarios en los que, por lo general, el nivel cognitivo del alumno de bachillerato no coincide con los aprendizajes establecidos en los programas de estudio de las diversas instituciones educativas, como es el caso de la encch. Para lograrlos, el académico tiene que adentrarse a contenidos temáticos que involucren conceptos, definiciones y procesos de cierta profundidad, complejidad, razonamiento y abstracción que el estudiantado aún no desarrolla por completo, impidiendo una absoluta comprensión y asimilación de dichos temas un tanto áridos e imperceptibles para ellos, como es el caso del tema al que se refiere este artículo.

Bajo esta perspectiva, la formación, la experiencia y la didáctica del profesorado serán herramientas clave en este proceso educativo, asimismo, ayudarán a disminuir las dificultades presentes en los alumnos de bachillerato sobre temas que, al igual que el de metabolismo celular, comparten las mismas características.

Referencias

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Recepción: 18/05/2018. Aprobación: 12/11/2019.

Resumen

La inteligencia artificial tiene un papel importante dentro de la ciencia ficción. El presentar androides, autómatas y robots como simples máquinas que cumplen una tarea específica deja de ser relevante cuando empiezan a actuar de forma errática, comportándose como seres humanos. ¿Por qué pueden crear, sentir y actuar como una persona común y corriente? Con base en esta cuestión se analiza, desde una perspectiva literaria, el arquetipo del robot más que humano dentro de la ciencia ficción.
Palabras clave: inteligencia artificial, robots, ciencia ficción, humanidad, representación.

More than humans: the robot in science fiction

Abstract

Artificial Intelligence has an important role in science fiction. The presentation of androids, automatons and robots as simple machines that fulfill a task stops being relevant when they begin to act erratically, when they begin to act as human beings. Why are they able to create, feel and act as an ordinary person? Based on this issue we will analize, from a literary perspective, the robot as something more than human archetype.
Keywords: artificial Intelligence, robots, science fiction, humanity, representation.

Introducción

Hoy en día es difícil encontrar a una persona que no sepa qué es un robot. El mundo de las artes se ha empeñado, desde hace años, en presentarlos como máquinas súper desarrolladas con características envidiables: resistencia, fuerza, adaptabilidad, trascendencia, inmortalidad. No obstante, estos rasgos no son, necesariamente, lo más llamativo. Una aproximación y análisis de este tema puede adentrar al lector a una nueva forma de profundizar las obras de ciencia ficción.

La inteligencia artificial podría considerarse ajena a la vida y la naturaleza por su condición de máquina. A pesar de ello, dentro de la ciencia ficción no se muestran como los otros, ya que, sin ser humanos, tienen características, en teoría, exclusivas de nuestra especie, ¿cómo es esto posible? Para contestar esta pregunta, en este texto analizaré brevemente, desde mi formación en literatura y mi gusto por este género literario, el arquetipo del robot más que humano dentro de la ciencia ficción.

El ser humano no es sinónimo de humanidad

¿Qué significa ser humano? De acuerdo con la Real Academia Española, dicha definición se resume y se limita al hombre como ser racional. Sin embargo, la cuestión es mucho más compleja.2 Una manera de llegar a una definición propia sería destacar una serie de cualidades (o defectos) que nos hacen humanos. Por ejemplo, se considera humana la habilidad de sentir, de aprender y de crear. Una persona tiene funciones cognitivas y es consciente de sí misma, capaz de diferenciar y elegir entre cosas ajenas a ella.

Por otra parte, habría que pensar qué elementos podrían considerarse como no humanos. El hombre se encuentra limitado por su estado físico, lo que significa que puede cansarse, enfermarse y morir. Aunque ya se señaló su capacidad de aprender, hacerlo requiere de mucho tiempo en la mayoría de los casos y, a veces, sólo se obtienen resultados modestos. A pesar de lo contrastantes que pudieran parecer estos aspectos, físicos y cognitivos, ambos mantienen equilibrio dentro del ser humano. Pero ¿qué pasaría si se creara una máquina que potenciara nuestras virtudes y careciera de nuestros defectos?

Además, faltaría definir humanidad, no como especie, sino como condición: tener humanidad. Para fines prácticos, resulta todo lo que nos diferencia de los animales y las máquinas. La humanidad recae en conceptos como la sensibilidad, la empatía, la bondad, entre otros, aunque también se deberían incorporar elementos considerados perjudiciales, como la crueldad y la negatividad.

Basta con escuchar las noticias, salir a la calle, prestarle atención a la forma en que nos relacionamos con los demás, para notar que los individuos están perdiendo su empatía. No es que se vuelvan malvados, sino que se alienan aún más de su entorno y se vuelven indiferentes ante él. Al respecto podemos retomar que “Cuando se habla del futuro (incierto e imposible) en literatura prospectiva, usado como motivo, sólo se habla del miedo al presente por razones de alienación social e individual” (J. I. Ferreras, cit. por Moreno, 2008, p. 148). Una de las razones que podría explicar este comportamiento recae en el uso excesivo de la tecnología. De una manera cínica y creativa resulta irónico que, a partir de una de las cumbres de la tecnología, en este caso la inteligencia artificial, en el arte se manifiesten, constantemente, las tantas similitudes entre la máquina y el hombre.

Inteligencia artificial y robots

En pocas palabras, la inteligencia artificial es el mecanismo desarrollado para que las máquinas “piensen”. Si bien esta definición parece escueta, podemos pensar que el robot representa la forma física (hardware) y la inteligencia artificial, el programa (software), y en conjunto crean una máquina con un propósito definido. Cabe destacar que éstas son, o pretenden ser, la antítesis de la humanidad, pues no presentan características humanas a menos que estén contempladas en su programación y aun así encuentran limitaciones en lo que un hombre pudiera llegar a ser y hacer. Sin embargo, en múltiples ejemplos, el arte propone que, en un futuro tal vez no muy lejano, la máquina tomará el lugar del hombre.

Y no sólo se trata de una propuesta, el ideal de suplantar al hombre con una máquina de figura humanoide procede desde mucho tiempo atrás, tal y como Kagarlitski (1974) lo describe: “Cuando los hombres soñaban con una técnica universal para el futuro, se la imaginaban antropomorfa, lo mismo que los antiguos dioses estaban hechos a su imagen y semejanza. Creían que al hombre le debería sustituir un hombre artificial, mecánico” (p. 125). Este concepto no sólo remarca el ego de la humanidad al querer igualarse a los dioses y que sus creaciones estén a la par de ellos; también habla del anhelo milenario de componer una máquina que suceda a la humanidad. Además, nos señala la forma en que hace las cosas: siempre como una imitación de sí mismo, lo que da como resultado, al robot antropomorfo.

Pese a que los robots antropomorfos son un vehículo mediante el cual se mueve la inteligencia artificial, ésta no se encuentra atada a su condición física. Kagarlitski nos menciona que:

De este modo, se puede hablar de inteligencia artificial sin que obligatoriamente se trate de robots. Esta modalidad se extiende al mundo real, como sucede con las asistentes digitales Alexa, Cortana o Siri, y al plano de la ciencia ficción, donde uno de los ejemplos más notables sería Hall 9000, de 2001: Una odisea espacial, la supercomputadora que no posee una forma antropomorfa.

La inteligencia artificial es un hecho con el que convivimos a diario, aunque no del modo exacto cómo se ha planteado en muchos libros o películas. Sin embargo, estas máquinas no nos interesan en este artículo, sino, esa visión irreal que gira entorno a ellas, la que prolifera en la ciencia ficción.

La ciencia ficción: el futuro presente

Siempre hay problemas para definir un género literario y la ciencia ficción no se escapa de ello. Debido a la variedad de temas que aborda, no se caracteriza por algo en específico, pero la inteligencia artificial ha tomado protagonismo en este ámbito, a través de la literatura, el cine, la escultura, así como otras manifestaciones artísticas. A veces, se codea con la vida extraterrestre, como en la obra de Ted Chiang de 1996, La historia de tu vida; otras, con los viajes en el tiempo, en El fin de la eternidad (1955) de Isaac Asimov; o con la vida en el espacio, en la saga Los cantos de Hyperion (1989-1997) de Dan Simmons, etcétera. Resulta necesario destacar cómo en muchas ocasiones todos estos temas se juntan para crear una obra tan diversa y compleja, como la space opera por antonomasia, Star Wars (1977-2019).

Entonces, ¿de qué trata la ciencia ficción? Dada su variedad, podríamos afirmar que es sobre temas futuristas. En tal caso, tal vez su carácter imposible provoque que no se le tome completamente en serio. No obstante, es muy sencillo que se pierda de vista que las obras dentro de este género tratan del hombre. Al respecto, dice Fernando Ángel Moreno (2004), que “La mayor parte de la buena ciencia ficción trata sobre filosofía, o al menos, profundiza en cuestiones fundamentales de la cultura humana” (p. 66).

Existe una condición que afecta a todas las obras de ficción y que evita que sean muy diferentes entre sí: todas son creaciones del hombre. Esto quiere decir que está limitado por su propia realidad y sólo puede replicarla. Sobre el tema, Moreno confirma (2008) que “Demasiado a menudo cuando hablamos de novelas de robots, decimos: en realidad, hablan de robots. No se recuerda que cualquier ser humano sólo puede escribir sobre seres humanos” (p. 73). Por eso no interesa cuántos seres fantásticos presenten El señor de los anillos o Juego de tronos, en realidad, la sociedad de la que hablan está basada en cualquier modelo típico de la Edad Media. En las novelas prospectivas que nos atañen, tampoco es fundamental lo inimaginable de los avances tecnológicos ni de los rasgos humanos: los temas que se abordan siguen siendo de una actualidad que muchas veces da miedo.

Más que humanos3

Dentro de la ciencia ficción, la inteligencia artificial suele tener el rol de antagonista. Ya sea por su programación, como es el caso del T-800 en Terminator, o bien, por una falla en ésta, como la que tiene Dolores en Westworld. También se puede destacar un seguimiento erróneo de Las tres leyes de la robótica,4 como en algunos de los relatos de Yo, robot.

No obstante, hay ejemplos en donde el robot es bueno. Por mencionar un par de casos, en Wall-E o en El hombre bicentenario, por alguna causa externa, como la soledad en Wall-E o el amor de un ser humano en Andrew, los “robots” desarrollan una personalidad que se destaca por mantener valores benévolos y protectores.

Sin embargo, tanto los robots “buenos” como los “malos” comparten una cualidad que también se desarrolla: adquirir rasgos que podemos considerar esencialmente humanos.5 La inteligencia artificial sufre un fallo en su programación y comienza a manifestar características humanas, como la capacidad de crear, de sentir, de diferenciar, de elegir y hasta de emitir juicios.

Entre todas estas características, se distingue una: amar la vida por sobre todas las cosas. Tal vez éste sea el rasgo más importante que adquieren los robots, muchas veces sin importar que sean los héroes o villanos de la historia. Como ocurre en los siguientes casos:

En la película de Blade Runner, los replicantes luchan por sobrevivir y hacen cualquier cosa para conseguirlo. Al final, cuando Deckard está a punto de morir, Roy Batty, el androide principal, lo salva y ejecuta uno de los pasajes más bellos de la ciencia ficción. Pero ¿por qué sucede esto? Precisamente debido a que el replicante ya no tiene nada que perder; en comparación, Deckard podía dejar de existir, situación que Batty entiende, lo cual parece probar que el androide es más humano que el humano mismo.

Para retomar el ejemplo de Hall 9000, la supercomputadora omnipresente en la nave Discovery no tiene una forma humana, pero sí presenta rasgos de humanidad. En el momento en que ésta se pone a cantar, lo hace con el propósito de calmarse antes su muerte (o desconexión, según se vea), pero, especialmente, para suplicar por continuar existiendo.

Otro ejemplo de amor a la vida se puede apreciar en la película Chappie (2015), del director Neill Blomkamp. En ella, no se trata del respeto hacia la vida o una especie de amor propio como en los casos anteriores, sino del aprecio a una persona. El robot se enfurece cuando matan a la mujer que lo crió, Yolandi, por lo cual emprende una cacería contra su asesino.

Los tres ejemplos resaltan el aprecio hacia la vida, la resignación, el miedo, la súplica, la tristeza, la ira; cuestiones afines a los humanos, no a las máquinas.

Conclusiones

Una de las fórmulas que más éxito ha cosechado dentro del mundo del arte es la del robot demasiado humano. Cada año, este tema forma parte de la cartelera de cine o constituye la obra literaria ganadora del premio Hugo o Nébula, ¿por qué? Simplemente ya que el hombre necesita que se le recuerde constantemente su humanidad. Si no, ¿existiría otra razón? Quizá la tecnología nos aliena cada vez más, absorbe nuestros espacios y tiempo, y nos hace olvidar la convivencia frente a frente; sin embargo, el robot no es el otro, nosotros lo somos al actuar de forma mecánica, volviéndonos insensibles ante el entorno. Curiosamente, para apreciar la vida, el arte nos muestra que aquellas máquinas, robots o inteligencias artificiales que no pueden hacerlo per se son quienes más lo hacen.

Así, quedan abiertas las preguntas: ¿qué tanta humanidad desarrollan las máquinas?, ¿acaso podría tratarse tan sólo de un fallo en su programación? Creo que la segunda premisa no excluye a la primera, pues, ¿qué cuestión más afín al hombre que equivocarse constantemente? En tal caso, un desenvolvimiento humano se puede presentar, en historias de ciencia ficción, de forma legítima.

Por mi parte, elijo pensar que la actualidad de esas obras reside en el reconocimiento de nuestra humanidad, de nuestro ser humano, a partir de la visión de los otros. El que la inteligencia artificial y los robots sean capaces de amar la vida por la vida misma es lo que los convierte en más que humanos.

Referencias

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Sitios de interés

• Ciencia ficción
• Inteligencia artificial
• Leyes de la robótica
• Blade Runner
• 2001
• Chappie

Recepción: 11/12/2019. Aprobación: 11/02/2020.

Resumen

Este artículo describe el Repositorio de Innovación Educativa -una plataforma digital que da acceso a diversos recursos y productos sobre innovación educativa- como un mecanismo que busca facilitar la sistematización y visibilización de las innovaciones educativas que se realizan en la Universidad Nacional Autónoma de México (unam). Además, se aborda la importancia de la innovación, y los retos y dificultades para implementarla en el contexto universitario. Por último, se exponen las fortalezas de innovar en colaboración y el papel que la Coordinación de Desarrollo Educativo e Innovación Curricular (codeic) de la unam asume en este fin.
Palabras clave: innovación educativa, repositorio, plataforma digital, codeic, unam.

Collaborating to innovate: The Educational Innovation Repository at UNAM

Abstract

This article describes the Educational Innovation Repository at the National Autonomous University of Mexico (unam), an online platform designed to provide access to literature and resources that deal with the transformation of teaching and learning practices, conceived as a strategy to visualize and organize systematically innovative initiatives at this university. It also addresses the key role that educational innovation plays for higher education institutions and the challenges to implement new ideas and processes in this context. Finally, the potential of collaboration in order to promote educational changes is analyzed, as well as the strategy that unam’s codeic has designed to move forward in this direction.
Keywords: educational innovation, repository, online platform, codeic, unam.

Introducción

Las universidades tienen la responsabilidad de adaptarse y responder a los desafíos de esta época, marcada por turbulencias y cambios cada vez más acelerados. En dicho escenario, la innovación educativa adquiere importancia y significado, ya que se refiere a la introducción y adopción de una idea, modelo, proceso, servicio o recurso que consideramos “nuevo” y que genera algún tipo de mejora en los procesos de enseñanza y aprendizaje (Barraza, 2005; Banerjee, 2016; Tierney & Lanford, 2016; Zabalza & Zabalza, 2003). Este impacto positivo la posiciona como una alternativa para resolver los retos y demandas que enfrentan las instituciones educativas. En particular, se le vincula con la mejora en la calidad de los aprendizajes, el fomento de la equidad, la eficiencia y el impulso de las transformaciones que requiere la sociedad actual (Organisation for Economic Co-operation and Development [oecd], 2014).

De esta forma, se generan altas expectativas sobre “lo nuevo” de la innovación. Sin embargo, calificar cualquier idea, modelo, producto, servicio o proceso como novedoso resulta muy complicado, pues depende del contexto y el momento en el cual se introduce: algo puede ser considerado como nuevo si no se ha utilizado antes en un espacio en particular, sin importar que en otro lado ya sea conocido. Una “misma” innovación no será necesariamente reconocida como tal por todas las organizaciones, sean estas escuelas o facultades o universidades. Por lo tanto, la definición específica de las prácticas y los procesos que son innovadores debe ser delimitada y reconocida por la comunidad misma donde éstos tienen lugar (Rogers, 2003; Tierney & Lanford, 2016).

Aunque la necesidad de innovar es constante en el discurso educativo, si el término se usa de manera descontextualizada y excesiva, se corre el riesgo de que no se entienda qué es, se descalifique o incluso se cuestione su existencia, en el marco de ideas de sentido común como “no hay nada nuevo bajo el sol” o “eso ya se ha visto antes o en otro lado”. Por otra parte, para las universidades es importante crear las condiciones necesarias para documentar innovaciones educativas que surgen en su interior, sistematizar e investigar cómo éstas se generan, si son apropiadas para su comunidad y qué impacto tienen en el logro de las funciones sustantivas de la institución. De este modo, será posible comprender cómo se transforma la institución y apropiarse de procesos de diseño y estrategias que contribuyan a impulsar los procesos de cambio (Tierney & Lanford, 2016).

Retos de la innovación educativa

Para cualquier organización, innovar es difícil; ya que implica modificar prácticas y comportamientos, modelos mentales, cultura organizacional e ideas preconcebidas sobre cómo tener éxito en su misión (Banerjee, 2016). Estos cambios resultan particularmente complejos para las universidades cuya enorme tradición histórica y social se extiende a través de los años y se sustenta en ideas arraigadas entre directivos, profesores y estudiantes, en torno a cómo se enseña y se aprende. Surgen así tensiones y contradicciones entre las costumbres que caracterizan el ser de las universidades y los retos de la modernización (Casanova, 2015).

Hoy en día, muchas instituciones de educación superior se han propuesto modificar sus prácticas de manera sistemática. Para lograrlo han buscado múltiples y variadas estrategias, tales como el establecimiento de áreas o unidades dedicadas a promover la innovación, la creación de programas de estímulos y premios que apoyen las iniciativas novedosas de sus comunidades y que reconozcan las aportaciones innovadoras de sus académicos.

Sin embargo, en la práctica cotidiana es común que los docentes que buscan innovar enfrenten contradicciones que obstaculizan el proceso de cambio. Por ejemplo, pueden haber diseñado e implementado nuevas formas de enseñar, distintas a la cátedra tradicional, que requieren una interacción horizontal entre docentes y estudiantes. Pero, en tal caso, el obstáculo es que tienen que trabajar en espacios de aulas que son similares a las de hace un siglo o más, que favorecen relaciones verticales y unidireccionales.

Innovación educativa en la UNAM

Al respecto, la unam no es excepción en este universo de instituciones de educación superior, ni en el interés en innovar, ni en los retos que debe enfrentar para lograrlo. Para ello, desde hace tres décadas, cuenta con un programa institucional orientado a promover la innovación y el mejoramiento de la enseñanza en el bachillerato y la licenciatura, hoy conocido como el Programa de Apoyo a Proyectos para Innovar y Mejorar la Educación (papime). Durante sus 29 años de operación, entre 1989 y 2018, el papime ha otorgado recursos a académicos, que han realizado casi 9000 proyectos. Además, en 2015 se creó la Coordinación de Desarrollo Educativo e Innovación Curricular (codeic) como una dependencia universitaria con la función entre muchas otras, de promover la innovación educativa.

En la unam, entre su numerosa planta académica que alcanza 41,318 docentes (unam, 2019), hay muchos profesores e investigadores innovadores que día a día ponen en práctica nuevas formas de implementar los planes y programas de estudio, experimentan diversas estrategias de enseñanza, crean recursos didácticos que permiten a los estudiantes acercarse a los contenidos de maneras no tradicionales e introducen herramientas digitales de vanguardia en su docencia. Algunos incluso retoman y adaptan innovaciones diseñadas en otras instituciones.

De acuerdo con la investigación de Rogers (2003), acerca de la difusión de las innovaciones, en una población sólo 2.5% son sujetos innovadores. Ellos desarrollan las nuevas ideas que serán utilizadas por los adoptadores tempranos (13.5%). Así, las innovaciones se difunden hacia los otros miembros de la comunidad, primero a una mayoría temprana que corresponde a 34.5% de la población y luego a la mayoría tardía que asciende a otro 34% (ver figura 1). En el caso de la población de la unam, 2.5% de los innovadores equivaldría a 1,033 académicos que intentan transformar sus prácticas de enseñanza.

Figura 1. Difusión de las innovaciones (a partir de Rogers, 2003)

Muchas de las innovaciones educativas que se generan en la unam son presentadas en congresos y seminarios, o compartidas con los cuerpos académicos y los grupos de pares. Otros profesores han optado por construir sus propias páginas web o alojar sus materiales en diferentes medios, pues a pesar de la existencia de muchos portales, páginas, recursos y aplicaciones institucionales, ninguno de ellos está dedicado a la innovación educativa. En consecuencia, la información sobre innovación educativa está dispersa en distintas fuentes y es poco estandarizada, lo que dificulta que los docentes o cualquier persona interesada en innovar puedan recuperarla y analizarla.

En la codeic, se identifica que uno de los retos en la unam reside en integrar, sistematizar y visibilizar la innovación educativa que ya realizan los académicos con la finalidad de analizarla, difundirla y diseñar intervenciones puntuales para potenciar su impacto, una tarea sumamente compleja por múltiples causas estructurales y organizacionales, entre las que se encuentran:

• El tamaño de la institución. Además de los más de 40,000 académicos arriba mencionados, existe un cuerpo estudiantil de 356,530 y numerosas entidades (15 facultades, 8 escuelas, 34 institutos, 14 planteles de bachillerato, centros y otras sedes educativas) (unam, 2019).
• La amplia distribución a nivel nacional, en las 32 entidades federativas y su presencia a nivel internacional en 9 países (unam, 2019).
• La variedad de planes y programas de estudios. Hay tres planes de bachillerato, 129 licenciaturas, 41 programas de posgrado y 43 especializaciones (unam, 2019; Hernández, 2020); y cuatro áreas del conocimiento (físico matemáticas y de las ingenierías; biológicas, químicas y de la salud; ciencias sociales; humanidades y artes).
• La enorme tradición histórica-social que se extiende por más de cinco siglos1 y que muchas veces dificulta el cambio de comportamientos, modelos mentales y teorías.
Se remonta a la creación en 1553 de la Real y Pontificia Universidad de México, en la Nueva España.
• La dificultad de establecer un consenso sobre qué se entiende por innovación educativa en una institución tan grande y diversa.

Un repositorio para visibilizar y estudiar la innovación educativa de la UNAM

La sistematización y visibilización de innovaciones educativas no es un tema menor ni fácil de atender. Una de las soluciones que están adoptando las universidades en las últimas décadas consiste en el desarrollo de repositorios, entendidos como espacios digitales que rompen las barreras geográficas y temporales de la comunidad educativa, constituyen entornos inspiradores, reflejan la cultura y generan sinergias que propicien la mejora de la enseñanza y el aprendizaje (Lagzian, Abrizah & Wee, 2015).

Un repositorio es un sistema de información que recopila, almacena, difunde y preserva los recursos generados por la población de una institución en formato digital2. Se trata de un acervo digital que se pensó para compilar la investigación original pero que, a través de los años, se ha adaptado para aceptar otros tipos de materiales propios de la institución. De esta manera, ofrece a la comunidad un lugar para consultar, en acceso abierto (open access), imágenes, videos, información sobre proyectos, entre muchos otros recursos. También puede funcionar como una herramienta para una distribución más amplia de los productos, pues permite transferir y recibir información de otros repositorios para utilizarla de diferentes formas; a esta característica se le conoce como interoperabilidad (Lagzian, Abrizah, & Wee, 2015).

Debido a su utilidad, el número de repositorios en todo el mundo ha crecido rápidamente; en menos de dos años se crearon 1,621 nuevos repositorios, de manera que para septiembre de 2018 ya existían 3,691, y para febrero de 2020 ya son 5,312 (Jisc, s.f.). Ni México ni la unam han estado ajenos a esta tendencia. En 2012, se inició el proyecto de la Red Mexicana de Repositorios Institucionales (remeri), con el fin de crear una red de repositorios digitales de instituciones de educación superior (remeri, 2012-2020). En 2016, se puso en marcha la iniciativa del Repositorio Nacional como parte de la Estrategia Nacional para Democratizar la Información Científica, Tecnológica y de Innovación del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (conacyt, 2020).

En 2009, la unam estableció la Red de Acervos Digitales (rad-unam), una red de repositorios universitarios digitales para apoyar a las dependencias y entidades en el manejo y diseminación de los productos digitales de su actividad académica. Para 2019, la Coordinación de Colecciones Universitarias Digitales (ccud) se transformó en la Dirección General de Repositorios Universitarios (dgru), con el objetivo de dotar a todos los repositorios digitales universitarios de normatividad metodológica, técnica y jurídica para así integrar un repositorio institucional (ri-unam).

Curiosamente, a pesar de los miles de repositorios existentes, los cientos de universidades que se encargan de ellos y las numerosas iniciativas que promueven su desarrollo, cuando buscamos un repositorio de innovación educativa en acceso abierto, los resultados fueron muy escasos. Por ejemplo, opendoar, uno de los más grandes e importantes directorios internacionales de repositorios, no tiene indizado ninguno sobre este tema. Sucede lo mismo con el Repositorio Nacional, mientras que la remeri sólo cuenta con un registro3. La ausencia de repositorios de innovación educativa no quiere decir que no existan otro tipo de acervos digitales, portales y sitios web en esta materia4.

Para atender esta necesidad, la codeic desarrolló el Repositorio de Innovación Educativa, una plataforma digital para almacenar, organizar, preservar, difundir y proporcionar acceso abierto a los recursos sobre innovación educativa, producto de la docencia y la investigación en la unam. Su objetivo es facilitar que los docentes compartan con la comunidad académica universitaria materiales bibliográficos, audiovisuales, didácticos o cualquier otro tipo de recurso sobre la transformación de la enseñanza y el aprendizaje en educación superior y media superior. Este repositorio está pensado como un espacio virtual de consulta que divulgue y propicie el intercambio de mejores prácticas, resguarde creaciones poco convencionales de académicos universitarios, así como investigación sobre la formación universitaria. Con la finalidad de garantizar su integración tanto al ri-unam como a las redes internacionales de repositorios, el Repositorio de Innovación Educativa está basado en los Lineamientos Generales sobre Acceso Abierto de la unam y en estándares internacionales. Además, todos sus registros fueron revisados con el propósito de garantizar su pertinencia y fiabilidad.

En su desarrollo, el Repositorio de Innovación Educativa fue alimentado gracias a la recuperación de información de distintas colecciones en la web, por los productos generados en la propia codeic y la transferencia de información sobre proyectos e información del ya citado papime. Todos estos contenidos están organizados en cuatro comunidades o grupos de recursos: Literatura de innovación educativa, Investigación en Educación, Mediateca y Proyectos. Las dos primeras almacenan publicaciones científicas sobre innovación educativa e investigación en educación, respectivamente; la tercera contiene experiencias y archivos de los eventos y concursos académicos organizados por la Subdirección de Innovación Educativa de la codeic; y la cuarta incluye información sobre 749 proyectos realizados por universitarios con el apoyo del papime entre 2012 y 2016.

A partir del lanzamiento del Repositorio de Innovación Educativa, en marzo de 2020, será importante integrar otras innovaciones generadas por la comunidad docente, ya sean aquellas realizadas con otras fuentes de financiamiento institucional o -quizá aún más importante- las iniciativas elaboradas por los propios académicos. El Repositorio estará disponible para que todos los profesores e investigadores de la unam puedan difundir sus esfuerzos por transformar la enseñanza y el aprendizaje de sus estudiantes. Aquellos interesados en implementar algún tipo de innovación educativa podrán tomar como punto de partida las experiencias y productos generados por otros universitarios.

Visibilizar para innovar de manera colaborativa

Promover la innovación educativa representa una enorme exigencia para cualquier institución, pues demanda generar relaciones entre la visión organizacional, las distintas entidades y los individuos que la conforman; así como entre funcionarios, investigadores, docentes y estudiantes, cada uno con pensamientos y formas diversas de entender el mundo. Se requiere fomentar un ambiente y una cultura de innovación, donde se facilite el desarrollo e implementación de ideas transformadoras y se promuevan las conexiones entre los innovadores y los adoptadores tempranos, así como entre éstos últimos y la mayoría temprana. Se generará entonces una cadena de valor positiva y constructiva que contribuya a la difusión y adopción de las innovaciones educativas. Un ambiente de innovación será más fuerte mientras más nexos profundos tenga e invite a la colaboración y la coinnovación (Body & Habbal, 2016).

Innovar en solitario puede ser una ardua tarea. Al implementar “lo nuevo” en nuestra docencia, nos posicionamos en un terreno desconocido, en los límites de nuestro conocimiento y experiencia. Innovar requiere salir de nuestra zona de confort, a pesar de que quizá los resultados no sean ideales. La innovación demanda identificar, enfrentar y cuestionar nuestros prejuicios; también implica asumir el riesgo de que nuestras innovaciones no funcionen como las planeamos. Todo ello, en condiciones normalmente no ideales y retadoras del trabajo docente: grupos numerosos de alumnos, programas de estudio extensos, tiempo de clase corto y carencia de infraestructura.

La codeic busca impulsar la innovación educativa en la unam como un proceso colectivo que se facilita cuando profesores y estudiantes de diferentes disciplinas, competencias, formas de pensar y con distintos motivos interactúan para crear nuevas soluciones a problemas comunes. Un paso en esta dirección es el Repositorio de Innovación Educativa como un espacio dinámico de consulta, participación y discusión que constituya un “motor de la innovación”.

En este sentido, como muestra, ¿sabías que en la unam hay múltiples iniciativas que exploran el uso de recursos y entornos tridimensionales conocidos como 3D? ¿Que se busca utilizarlos para favorecer aprendizajes tan disímiles como la experimentación en ciencias básicas en la Escuela Nacional Preparatoria, la odontología tanto en el campus cu como en la fes Zaragoza, el dibujo en la Facultad de Artes y Diseño, el análisis de estructuras de construcción en la Facultad de Arquitectura, la atención a la salud mental en la Facultad de Psicología o el estudio de la diversidad animal en la fes Iztacala? Además, el nivel de complejidad de estas innovaciones educativas es muy variado y abarca desde el uso de objetos digitales tridimensionales, hasta el diseño de entornos inmersivos5.

La codeic obtuvo esta información realizando una búsqueda en el Repositorio de Innovación Educativa para identificar los proyectos papime realizados en 5 años, entre 2012 y 2016 sobre este tema. Es probable que a éstos se sumen otras innovaciones educativas generadas por los profesores fuera de este programa institucional y que aún no han sido registradas.

El propósito del Repositorio de Innovación Educativa es integrar toda esta información para sumar fuerzas y recursos para enriquecer a la comunidad universitaria a través del intercambio de ideas, para romper el aislamiento que es común entre quienes prueban algo “nuevo”, así como para lograr generar sinergias que les ayuden a avanzar más rápido.

¿Quieres implementar alguna innovación educativa en tu docencia? ¿Has desarrollado por tu cuenta alguna innovación para la enseñanza o el aprendizaje? Te invitamos a consultar y compartir ideas a través del Repositorio de Innovación Educativa.

Referencias

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Recepción: 17/02/2020. Aprobación: 25/02/2020.

El próximo 31 de marzo se cumplirá el aniversario número 21 de la Revista Digital Universitaria, rdu, primera publicación periódica digital que, desde un enfoque experimental, creó la Universidad Nacional Autónoma de México (unam) en el año 2000, con los siguientes objetivos:

• Construir un espacio de innovación, desarrollo, aplicación y formación en publicación digital para artículos de investigación, análisis, creación y reflexión.
• Difundir mediante recursos digitales la investigación, el análisis, la creación y la reflexión universitaria entre la sociedad mexicana e internacional.
• Formar una comunidad virtual alrededor de la revista, que permita establecer vínculos entre autores, editores y lectores (Objetivos, 2000).

Sin lugar a dudas, podemos decir que la rdu ha cumplido cabalmente los propósitos para los que fue creada. Desde el primer número, curiosamente denominado “cero”, hasta el que ahora se está leyendo, se han publicado un total de 202 números.

En aquel inicial podía leerse la frase: “El quehacer universitario en línea”, la cual daba cuenta del sentido inicial de ser un medio decidido a dar a conocer la riqueza de la producción académica, del trabajo heurístico continuo, creativo e innovador, en una enorme variedad de campos, problemáticas y enfoques interpretativos de la comunidad universitaria. Esto muestra en los hechos el interés por divulgar el material de vanguardia producido en la institución, con un sentido cada vez más cercano al de la comunicación social de la ciencia.

Hacemos un reconocimiento expreso a todas y todos aquellos universitarios que prospectaron con claridad el avance vertiginoso de la tecnología y la importancia de introducir a la Universidad en el uso de los recursos y herramientas digitales, y de su incorporación en el movimiento internacional que permitiría a la unam darse a conocer más ampliamente y vincularse con el mundo exterior.

En ese sentido, la rdu fue un proyecto que se anticipó a ese movimiento que prontamente abarcó al planeta entero. Pensada y creada por el doctor Víctor Guerra Ortiz –en conjunto con un grupo de universitarios pioneros en el campo–, al frente de la entonces Dirección General de Servicios de Cómputo Académico (dgsca), él convenció a las autoridades universitarias de introducir las Tecnologías de la Información y la Comunicación en las tareas sustantivas de la institución, y a la vez visualizó la importancia de crear la primera revista digital en nuestro medio, como una estrategia institucional de vanguardia para hacer acto de presencia y mostrar al mundo el saber producido en la unam.

La rdu ha pasado por varias épocas a lo largo de sus dos décadas de aparición; las cuales han estado íntimamente ligadas a la evolución de la tecnología. Estuvo albergada en dgsca de 2000 a 2010, instancia que ese último año se transformó en la Dirección General de Cómputo y de Tecnologías de Información y Comunicación (dgtic). A partir de abril de 2017 fue transferida a la Coordinación de Desarrollo Educativo e Innovación Curricular (codeic). Y desde junio del año 2020 se encuentra alojada en la recién creada Coordinación de Universidad Abierta, Innovación Educativa y Educación a Distancia (cuaieed).

Las variaciones se han debido a criterios relacionados con el tipo de material a publicar: artículos, proyectos, semblanzas y entrevistas, reseñas, materiales interactivos, audios y videos, entre otros. Asimismo, la periodicidad de su aparición ha oscilado entre lo mensual, bimestral y trimestral. De igual manera, ha cambiado la diversidad o la unicidad de las temáticas a tratar por número; el primero de los casos abarcó 4 años, de 2000 a 2004; el segundo, 11, de 2005 a 2016. En la fase más reciente, de 2017 a 2021, se ha optado por una combinación de ambas modalidades, recurriendo a la monotemática cuando la situación contemporánea lo ha demandado. Así, se han tenido números dedicados a la inteligencia artificial, la violencia de género o la covid-19.

Como ya se dijo, hasta el momento se han publicado 202 números, incluido el presente. Si consideramos que en cada uno aparecen entre 7 y 10 materiales publicados, a final de cuentas encontramos que, a lo largo de su existencia, en la rdu se ha publicado un mínimo de 1,400 materiales, y más de 2,000, como máximo.

En la actualidad, nuestros autores y autoras, entre 2019 y 2020, provienen en su gran mayoría de la unam: de institutos y centros, facultades y escuelas (lo mismo del bachillerato que de los niveles profesionales y el posgrado), y de dependencias como la dgtic y la cuaieed. También se reciben continuamente contribuciones de diversas instituciones de educación superior de prácticamente todos los estados de la República. Asimismo, llegan artículos provenientes de los Estados Unidos de Norteamérica, Canadá, Alemania, Reino Unido, Holanda y Argentina, entre otros países.

En lo referente a nuestros lectores y lectoras, en estos mismos años, 2019 y 2020, sabemos que nos leen más mujeres (65.1% en 2019, 69.5% en 2020) que hombres (34.9% en 2019, 30.5% en 2020); que sus rangos de edad oscilan de los 18 a los 65 años y más. No obstante, quienes más nos visitan se encuentran en el rango de 25 a 34 años. También conocemos que aproximadamente 75% de nuestro público proviene de nuestro país, 2% de Estados Unidos de Norteamérica, 1.8% de España y el resto –21.2%– de América Latina, principalmente de Colombia, Perú, Argentina, Ecuador, Chile, Bolivia, Venezuela y Guatemala.

No son datos menores los que hemos expuesto en los párrafos anteriores acerca de nuestra entrañable e indispensable publicación: la rdu es la primera revista digital de la unam y cumple 21 años de aparición ininterrumpida. Es una publicación arbitrada e indexada en la que se han abordado temáticas que conjuntan todas las áreas del conocimiento, todas las problemáticas que ocupan o preocupan a la comunidad universitaria, mexicana y a la humanidad entera. En sus contenidos se han presentado todas las posturas y los enfoques clásicos, así como los más vanguardistas, innovadores y disruptivos; más existenciales y universales; asombrosos, confrontativos, dolorosos o motivadores, para conocer, asombrar y mover a la acción; todos aquellos asuntos resultado de la capacidad humana de observar con mirada penetrante aquello que nos “dice” el mundo natural, el social y el humanístico que nos rodea. De ahí que podamos afirmar que la misión de la rdu, que es mostrar y comunicar, se ha cumplido y se cumple justamente, y que ello puede marcar para sus visitantes la diferencia, el antes y el después de la aproximación a una lectura que nos conmueve.

Por todo ello, les invitamos a que nos acompañen y revisen las doce contribuciones que conforman este número 202, multitemático. En la sección Varietas se publican seis trabajos que, desde distintos campos del conocimiento, nos introducen en temas de vanguardia y de asombro, de reflexión urgente o de discusión obligada.

En el primero de ellos, Héctor Hugo Cerecedo Núñez y Patricia Padilla Sosa, ambos de la Facultad de Física de la Universidad Veracruzana, presentan el artículo “Física aplicada: apoyo al combate de la pandemia covid-19”, en el cual plantean cómo a través de la aplicación de métodos y conceptos, pruebas experimentales y sus resultados, propios de esta disciplina, se está apoyando al entendimiento del virus sars-CoV-2, causante de la enfermedad covid-19, así como la manera de combatirlo. Desde su perspectiva, la física aplicada ha contribuido a comprender el origen del virus, su composición y estructura, y sus formas de contagio y de propagación. Además, desde este conocimiento se puede proponer un control de su acción e, inclusive, una posible cura.

El siguiente artículo, “Disfunciones cognitivas en adultos mayores con depresión”, escrito por Jorge Darío López Sánchez y Dora Elizabeth Granados Ramos, de la Universidad Veracruzana, describe las disfunciones cognitivas significativas presentes en adultos mayores con depresión, los tratamientos usuales basados en Inhibidores Selectivos de la Recaptación de Serotonina (isrs), las limitaciones que éstos presentan y las pautas de tratamiento alternativo que los autores proponen.

Por su parte, Rafael Antonio López Martínez, Raquel Daza y Rocío Alcántara, del Instituto de Geología de la unam y de la Facultad de Ciencias de la unam, en su artículo “Cuevas volcánicas: entre la realidad y la ficción”, narran el proceso de investigación y los resultados obtenidos en el estudio del tubo de lava de Chimalacatepec, en México. Se trata de una de las pocas investigaciones de este tipo realizadas en nuestro contexto, que les ha permitido descubrir y estudiar la multiplicidad de microorganismos únicos en este tipo de hábitats, y su potencial para comprender más sobre el origen de la vida, o la posibilidad de hacer comparaciones futuras de formas de vida en otros planetas, como Marte, con condiciones extremas.

“Conchas marinas: exquisitos termómetros” es un texto de Javier Medina-Sánchez, quien desde la investigación que realiza en la Universidad de Stirling, Escocia, da a conocer una novedosa técnica de isótopos estables agregados (clumped isotopes), a través de la cual se puede conocer la temperatura del agua en la que se formaron las conchas marinas. Esta sofisticada técnica permite analizar las diferencias entre las masas de la multitud de átomos de oxígeno y carbono que las componen.

En el artículo “¿Hacia una nueva ‘tabla periódica’?”, elaborado por Iván de Jesús Arellano Palma, estudiante de la Maestría en Filosofía de la Ciencia de la unam, se hace un reconocimiento de la tabla periódica de elementos creada hace 150 años por el químico ruso Mendeléiev, cuya validez y valor han sido incuestionables. Señala, sin embargo, que durante ese tiempo dicha tabla sólo ha sufrido cambios mínimos, como el del acomodo de los elementos de acuerdo con la masa atómica, al del número atómico, que propuso el físico Henry Moseley. Y se atreve a plantear algunas preguntas como las siguientes: ¿algún día existirá un reemplazo a esta tabla periódica? Y si lo hubiera, ¿cuáles serían las razones para ello?

En el último de los trabajos de la sección, “¿Héroes o villanos? Azúcares en la salud y la enfermedad”, Ángela Ávila Fernández, Sandra del Moral y María Elena Ortiz-Soto, de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, el Instituto Tecnológico de Veracruz y la Universidad de Würzburg, Alemania, respectivamente, plantean la errónea y generalizada asociación que considera a los azúcares como nocivos para nuestra salud y causa principal de enfermedades como la caries, diabetes y obesidad. En redes sociales, blogs y revistas, se refuerza frecuentemente esta idea de que los azúcares son los “villanos malvados” que tenemos que evitar. Sin embargo, se desconoce que, además de los relacionados con la dieta, existen otros azúcares con gran diversidad funcional, cuyo papel es fundamental en varios eventos fisiológicos y patológicos, pues ellos son los que los dirigen, regulan o acompañan, y su ausencia tiene efectos en la salud y la enfermedad.

En la sección Universidades, en el trabajo titulado “Transición de la educación media superior a la educación superior: estudio en la unam”, los autores Melchor Sánchez, Careli Herrera, Enrique Buzo, Manuel García, Marypaola Maya y Adrián Martínez, presentan un estudio de seguimiento de las trayectorias escolares de los estudiantes universitarios que pasan de la educación media superior a la superior, el cual explora el desempeño escolar y la eficiencia terminal de los estudiantes de la generación 2009 del bachillerato de la unam (tanto del Escuela Nacional Preparatoria como del Colegio de Ciencias y Humanidades), a lo largo de su paso por dicho nivel educativo, y la interrelación con su desempeño escolar y regularidad durante el primer año de la licenciatura. Los resultados de estos estudios son de relevancia ya que permiten identificar, desarrollar e impulsar, de manera precisa, las necesidades de acompañamiento al estudiantado, con el fin de abatir el abandono y el rezago escolares en el nivel profesional.

Por su parte, en la colaboración “Trabajo social en la educación: el futuro del bienestar infantil”, Julio César Matus Avendaño, Lizbeth Alejandra Cornejo Hernández y Valeria López Pérez, de la Escuela Nacional de Trabajo Social de la unam , exponen la importancia y facetas de la participación de los profesionales de este campo en el logro de los objetivos que se plantean las instituciones educativas, destinadas a ofrecer educación básica, la cual, en nuestro contexto, incluye la educación inicial y los niveles preescolar, primaria y secundaria.

En la última contribución de esta sección, Larisa Enríquez Vázquez y Myrna Hernández Gutiérrez, de la cuaieed, nos presentan el artículo “Alumnos en pandemia: una mirada desde el aprendizaje autónomo”, en el cual exponen los resultados obtenidos en un estudio que inició en el marco de la pandemia de la covid-19, en el que durante el mes de mayo de 2020 se aplicó el Cuestionario Aprendizaje autónomo en tiempos de covid-19. Este estudio, centrado en el concepto de aprendizaje autónomo, considera formar a las y los estudiantes como aprendices autogestivos permanentes, con la capacidad de tomar el control y regular sus procesos de aprendizaje para el resto de la vida.

En la sección Continuum educativo se presentan dos artículos. El primero de ellos es la colaboración de Jesús Carlos Salazar Peña, académico de la Universidad Autónoma de Madrid, quien da a conocer “AlfaBtiCs para la mejora de habilidades y conocimientos digitales”, un curso digital multimedia que ha permitido capacitar al profesorado en los procesos de adaptación, comprensión, aplicación e implementación de las tecnologías en la educación. AlfaBtiCs es una herramienta que permite a los profesores comprender algunos elementos básicos, tales como la interfaz de usuario, la navegación por internet y la búsqueda, así como el uso y presentación de información en la práctica docente, en beneficio del aprendizaje del estudiantado.

Por su parte, Jesús Martínez Pérez y Berenice Martínez Cuatepotzo, docentes de la Facultad de Química de la unam y del cch Sur, respectivamente, proponen dos estrategias para la enseñanza de la química en el nivel medio superior, mismas que utilizan como herramientas principales el teléfono inteligente (smartphone ) y la fotografía. Desde su experiencia, nos muestran “La fotografía en el aula de ciencias: propuestas didácticas”, las que, además de lograr los aprendizajes estipulados en los programas de estudios, permiten que el estudiante se relacione con su entorno y desarrolle habilidades de expresión escrita y de intercambio de ideas.

Finalmente, en la sección Caleidoscopio, Federico Morales Corona nos comparte un podcast titulado “¿Cómo prevenir la caries dental?”. Éste es resultado de un ejercicio de divulgación en medios digitales, en el que se reúnen el conocimiento del especialista, la voluntad de compartir información, y el esfuerzo y creatividad implicados es crear un producto de difusión, que pueda llegar a todos y que logre ser atractivo.

Como puede verse, los doce trabajos de que se compone este número marzo-abril de 2021 presentan temas para todas y todos. Les invitamos a leernos a su ritmo, desde sus puntos de interés, y a retroalimentar con sus comentarios nuestro quehacer y el de nuestras autoras y autores.

Referencias

• Estrada Corona, A. (2015, 1 de marzo). Revista Digital Universitaria: 15 años del quehacer universitario en línea. Revista Digital Universitaria, 16(3). http://www.revista.unam.mx/vol.16/num3/art17/art17.pdf
• Del Ángel Martínez, R. M. y Carranco Arenas, M. P. (2020, 11 de septiembre). Comité editorial Revista Digital Universitaria [diapositivas]. Revista Digital Universitaria.
• Objetivos. (2000). Revista Digital Universitaria, 1(1). http://www.revista.unam.mx/vol.1/

Resumen

Casi todos hemos admirado la exquisita arquitectura de las conchas marinas, sus colores y disfrutado su delicioso contenido ¿Sabía usted que su química nos puede decir la temperatura del mar? Si tomamos la concha de una almeja o un ostión y analizamos las diferencias entre las masas de la multitud de átomos de oxígeno y carbono que la componen, podemos saber la temperatura a la que se formó, y con ello, la temperatura del agua. Esto es gracias a la novedosa técnica de isótopos estables agregados, una celebridad científica relativamente nueva y conocida internacionalmente por su nombre en inglés como “clumped isotopes”. El descubrimiento de la propiedad que tienen algunos átomos pesados de unirse entre ellos con mayor o menor frecuencia, dependiendo de la temperatura, y la posibilidad de medir esta propiedad, abren grandes perspectivas de avances en numerosos campos científicos.
Palabras clave: isótopos estables, minerales biológicos, carbonatos de calcio, termómetro marino.

Seashells: exquisite thermometers

Abstract

Seashells are highly prized for their exquisite architecture, colours and in some cases, their delicious content. Did you know that the chemistry of those shells can tell us the temperature of the sea? If we analyse how common it is for oxygen and carbon atoms of different masses to come together within an oyster or mussel shell, we can work out the temperature at which those shells were formed, and from that we can infer the sea water temperature. This is possible thanks to the cutting-edge technique of clumped isotopes, one of the most recent international celebrities in Earth Sciences. The discovery many decades ago of the property of some heavy atoms to bond with each other more or less frequently, depending on the temperature, and the recent advances which have made it possible to measure such a property, have opened up new possibilities for diverse scientific fields.
Keywords: clumped stable isotopes, biominerals, calcium carbonate, thermometry.

Introducción

Conocer cómo ha cambiado la temperatura del mar durante cientos, miles y millones de años ha sido un enorme reto para la comunidad científica dedicada a estudiar la evolución biológica y geológica en la Tierra. Este conocimiento es importante ya que permite tener ideas más claras sobre el futuro de los ecosistemas ante los cambios climáticos que se avecinan. Uno de los avances más importantes dentro de los estudios sobre el cambio climático pasado es el uso de moléculas formadas por diferentes combinaciones de carbono y oxígeno como termómetros (Eiler, 2007).

Las conchas marinas están hechas de una sustancia llamada carbonato de calcio, y cada una de estas moléculas está formada de un átomo de calcio (Ca), uno de carbono (C) y tres de oxígeno (O₃). Su fórmula química se expresa como CaCO₃. Este es un mineral blanquecino al que las conchas le deben su dureza y durabilidad; mientras que su gran variedad de colores se la deben a otros compuestos orgánicos. Lo que crea una exquisita diversidad (Ver la Figura 1).

Figura 1. Los biominerales marinos, con su exquisita arquitectura y colores, son además una rica fuente de información científica.

Debido a que el carbonato de calcio es un mineral hecho por un ser vivo, le llamamos biomineral (Crichton, 2019). La parte dura de nuestros dientes es también un ejemplo de biomineral, pero hecho en su mayor parte de fosfato de calcio. Sorprendentemente, muchos biominerales de carbonato de calcio representan una valiosa fuente de información sobre la temperatura del mar en el pasado geológico. A continuación, se presenta una breve explicación sobre cómo es que este biomineral puede funcionar como termómetro.

Un mar de termómetros

Para crear sus conchas de carbonato de calcio, los organismos marinos toman los elementos químicos del agua que les rodea, y al hacerlo llevan a su interior información de la temperatura del momento. Además de los moluscos, existen muchos otros organismos marinos que crean estructuras duras en forma de conchas y esqueletos de carbonato de calcio, como por ejemplo, los corales, algunas algas, los braquiópodos, las galletas y el erizos de mar; también algunos organismos microscópicos como los foraminíferos. Estos seres vivos han depositado sus conchas y esqueletos en el fondo del mar de manera continua, durante muchos millones de años, incluso formando muchas de las rocas que hoy en día se observa en la corteza terrestre. Debido a esto podemos decir que los biominerales de carbonato de calcio marino son, en conjunto, uno de los termómetros más abundantes en nuestro planeta, son un verdadero mar de termómetros.

El termómetro de los pesos pesados

La clave, para investigar la temperatura del agua a la que los biominerales se formaron, está en el carbono y en el oxígeno de la molécula de carbonato de calcio. Primero hay que recordar que no todos los átomos de un elemento son iguales. Consideremos a el carbono como ejemplo, en la naturaleza algunos átomos de carbono tienen una mayor masa que otros, el peso pesado más conocido es el carbono catorce, identificado con el símbolo ¹⁴C (el número 14 es el resultado de sumar los 6 protones y los 8 neutrones en su núcleo). Mucho se ha hablado del carbono catorce en disciplinas como la arqueología y en estudios del cambio climático por su uso para conocer la edad de algunas moléculas orgánicas antiguas, pero no es útil como termómetro debido a su propiedad radiactiva que provoca que cambie con el tiempo hasta convertirse en uno más ligero.

Existen otros átomos de carbono más ligeros que el ¹⁴C, que no son radioactivos y que por ello no cambian con el tiempo, el doce y el trece (¹²C y ¹³C). A estos “hermanos” les llamamos isótopos estables, siendo el ¹³C el más pesado de los dos por tener en su núcleo un neutrón más que el ¹²C. De la misma forma, existen oxígenos ligeros y pesados; pero para nuestro termómetro, sólo sirven el dieciséis (¹⁶O), diecisiete (¹⁷O) y dieciocho (¹⁸O). Cuando tenemos dos o más isótopos pesados de estos elementos en la misma molécula de CO₂, les llamamos isótopos agregados. Si le es más fácil para recordar, usted les puede llamar: agrupados, amontonados, aglomerados, en mazacote, apelotonados, en bola, congregados, etc. (Ver Figura 2).

Figura 2. Cuando en una molécula de dióxido de carbono hay dos o más isótopos pesados, se les considera como isótopos agregados.
Fuente: elaboración propia.

Son esas diferencias de peso las que se usan para saber la temperatura a la que se formó el biomineral, así, podemos encontrar moléculas de carbonato de calcio formadas exclusivamente de isótopos ligeros (Ca ¹²C ¹⁶O ¹⁶O ¹⁶O); solamente de sus versiones más pesadas (Ca ¹³C ¹⁸O ¹⁸O ¹⁸O) o combinaciones intermedias (Ca ¹²C ¹⁷O ¹⁶O ¹⁷O). Para calcular la temperatura debemos medir qué proporción de todas las moléculas de carbonato de calcio de una muestra están formadas por dos o más átomos pesados. Otra diferencia fundamental en este termómetro es que los pesos pesados son extremadamente raros, en la naturaleza solo el 0.04 % del oxígeno es ¹⁷O y el 0.2 % es ¹⁸O, mientras que el restante 99.76 % es ¹⁶O (Vea el sitio web de la International Atomic Energy Agency).

Arrímese, que hace frío

Para formar sus biominerales de carbonato de calcio, los seres vivos tienen a su disposición una mezcla de isótopos de carbono y oxígeno ligeros contenidos en las moléculas de dióxido de carbono (CO₂), carbonatos (CO₃^2-) y bicarbonatos (HCO₃^–) que están disueltos en el agua. Hay dos aspectos a considerar: primero, los átomos ligeros vibran y reaccionan más rápido que los pesados para unirse a otros y formar nuevas moléculas; segundo, al disminuir la temperatura, también lo hace la velocidad a la que todos los átomos reaccionan.

Para formar moléculas de carbonato de calcio, los átomos de calcio, carbono y oxígeno tienen que “colisionar” entre sí en una reacción química. Imaginemos que vamos a formar muchas millones de moléculas de CaCO₃, con sólo el 0.2 % de los átomos disponibles de cada elemento siendo pesados (¹³C, ¹⁸O y ¹⁷O) y el resto (99.8 %) siendo ligeros (¹²C y ¹⁶O). Cuando hace calor, es como un gran baile en un verano tropical y con mucha “buena vibra”, por lo que es más probable que, al “bailar” a mucha velocidad, cada uno de los pesos pesados se unan por separado a uno ligero, ya que las vibraciones y colisiones entre los átomos son rápidas y la mayor parte de ellos son ligeros. Así, la inmensa mayoría de las moléculas de carbonato de calcio estaría formada exclusivamente de isótopos ligeros (Ca ¹²C ¹⁶O ¹⁶O ¹⁶O); una proporción muy pequeña tendría un solo isótopo pesado (Ca ¹²C ¹⁶O ¹⁶O ¹⁸O); mientras que en casos extremadamente raros encontraríamos dos o más isótopos pesados en la misma molécula de carbonato de calcio (por ejemplo: Ca ¹³C ¹⁶O ¹⁶O ¹⁸O).

Al bajar la temperatura, los pesos pesados se unen entre sí con mayor frecuencia. Ahora imaginemos que llega la madrugada y hace frío, en el baile de isótopos, los más pesados se vuelven todavía más lentos y son los últimos en levantarse de su silla al iniciar la música; los isótopos ligeros forman pareja primero y los pesados se van quedando solos, por lo que su única opción es formar pareja con otros pesos pesados. Al bajar la temperatura, encontraremos más parejas formadas de dos pesados. Otra forma de entenderlo es pensar en un grupo de pingüinos emperador congregados durante una fuerte tormenta, los pingüinos pesados se mueven con mayor lentitud y por ello son los últimos en unirse al grupo.

Así que, al bajar la temperatura del agua del mar, podemos encontrar con más frecuencia dos, o más isótopos pesados unidos entre sí formando la misma molécula de carbonato de calcio en una concha o esqueleto de un organismo marino (por ejemplo: Ca ¹³C ¹⁶O ¹⁶O ¹⁸O y Ca ¹³C ¹⁶O ¹⁷O ¹⁸O). En resumen, entre más fría sea el agua, mayor será la proporción de moléculas hechas de dos o más isótopos pesados en este biomineral (Ver Figura 3).

Figura 3. El termómetro de isótopos agregados solo sirve si al disminuir la temperatura, los isótopos pesados se agrupan con más frecuencia de lo que lo harían al azar. Las uniones al azar entre átomos pesados y ligeros ocurren a temperaturas muy altas, cerca de los mil grados centígrados.
Fuente: elaboración propia.

¿Qué tan caliente es frío?

Para calibrar el termómetro de isótopos agrupados, primero hay que medir su proporción en una muestra y compararla con una ya conocida, llamada estándar que en este caso es el valor al azar. Funciona así: si calentamos una muestra de CO₂ a mil grados o más, los átomos ligeros y pesados se unirán entre ellos al azar, dependiendo solamente del número de ligeros y pesados de cada elemento, no de su masa, porque debido a tanta energía disponible, el peso no hace ninguna diferencia y todos se comportan prácticamente igual, como si todos pesaran lo mismo; es decir, no hay agregación de isótopos. Dicho de otra forma, a mil grados, la agregación es igual a cero y a partir de ese punto, al bajar la temperatura, los pesados se agregaran con más frecuencia de lo que lo harían a 1000 grados (agregación 0), así que podemos concluir que estos no se agregan al azar (Ver Figura 3).

Una báscula para las moléculas

Para saber las diferencias de masa del oxígeno y el carbono no se usa estrictamente una báscula, sino un instrumento llamado espectrómetro de masas de proporciones de isótopos. Lo primero que se hace para interrogar a los biominerales de carbonato de calcio es disolverlos en ácido muy caliente, generalmente a 90 °C. Al hacerlo se obtiene el gas dióxido de carbono (CO₂), el cual se purifica y se hace pasar a lo largo de un tubo al vacío donde se le quita un electrón, provocando que se convierta en ion, es decir, adquiere una carga eléctrica.

Las moléculas continúan su trayectoria, llegando a una parte en forma de “L” del tubo al vacío, misma que está en contacto con un enorme imán que es el encargado de desviar la trayectoria de las moléculas cargadas eléctricamente dependiendo de su peso. Las moléculas de CO₂ más pesadas (mazacotes de isótopos) sólo chocarán con el detector que esté calibrado, alineado y posicionado para recibirles al final del tubo; mientras que las moléculas de menor masa (hechas de isótopos ligeros) adoptan trayectorias diferentes y llegan a otros detectores. De esta forma podemos medir la proporción de isótopos estables agregados en una muestra.

Un termómetro en peligro

La evolución ha permitido el desarrollo de múltiples formas de biominerales. La biología de cada especie es la encargada de controlar de manera exquisita y con mucho rigor tanto el tipo de mineral que se produce, como la forma en que se une cada uno de los miles de minerales individuales para formar estructuras como las conchas. Dependiendo de la forma en que los átomos de CaCO₃ se distribuyen en el espacio, se pueden formar diferentes tipos de mineral, como el aragonita, la calcita o el simple carbonato de calcio sin forma definida (amorfo). Pensemos en cada mineral como un ladrillo y cada especie biológica como un constructor que decide el tamaño, la forma, el tipo de material del que fabricará esos ladrillos y también decidirá la forma en que los unirá entre sí para construir una casa o edificio. Cada especie tiene la habilidad de controlar la fabricación de sus estructuras biominerales, y de ella depende la eficiencia de la función de cada biomineral.

La formación y estructura de los biominerales marinos pueden estar en riesgo debido al acelerado incremento en la emisión de CO₂ a la atmósfera, producto de múltiples actividades humanas. Este gas, además de que contribuye enormemente al calentamiento global, tiene un gran efecto en la acidificación del mar, lo cual causa que, algunas especies como los mejillones, tengan un menor control sobre el tipo de biomineral que producen y sobre la forma en que se unen entre ellos. Así que la acidificación del mar puede afectar negativamente la función protectora de la concha de estos organismos (Fitzer, et al., 2016). La información sobre la temperatura del mar contenida en las conchas marinas, está en su química, y no en su estructura, por lo que los estudios de isótopos estables son de gran valor para entender futuros riesgos del cambio climático.

Usos de la termometría de isótopos estables agregados

Los isótopos agrupados, además de saber la temperatura del mar, ya sea de hoy, o de millones de años atrás, pueden servir para hacer muchos otros descubrimientos. Por ejemplo, la técnica de termometría de isótopos pesados se emplea para conocer la temperatura corporal de algunos dinosaurios (Dawson et al., 2020); la velocidad a la que sistemas montañosos se han elevado (Spencer y Kim, 2015); así como para realizar estudios sobre el origen del metano, otro importante gas de efecto invernadero. Estas aplicaciones y muchas otras más son posibles gracias a que los carbonatos de calcio se forman en una multitud de sistemas terrestres, incluyendo sistemas no marinos, como suelos, lagos, cuevas y algunas plantas.

Estudios de isótopos estables agregados en México

El autor de este artículo, en colaboración con investigadores de la unam en México y las Universidades de Stirling y Glasgow en el Reino Unido realizan investigaciones empleando isótopos agregados de la región de Tehuacán en el centro-sur de México donde estudian, con dicha técnica, muestras de moluscos fósiles para conocer la temperatura del agua del mar Cretácico hace más de 100 millones de años. También se analizan algas coralinas modernas de las costas de Australia, Costa Rica, Escocia, Groenlandia, del Pacífico Mexicano y Noruega, con el objetivo de refinar la calibración de nuestro exquisito termómetro y evaluar su aplicación usando otros grupos de organismos marinos productores de biominerales.

Otras interesantes líneas de investigación que se llevan a cabo actualmente en la reserva de la Biósfera de Tehuacán-Cuicatlán incluyen el estudio de biominerales formados por cactus gigantes, minerales de carbonatos en suelos modernos, en suelos fósiles y en rocas para obtener información sobre el levantamiento de una parte de la Sierra Madre del Sur. Estos estudios permitirán complementar trabajos previos sobre la evolución natural de la región. Se recomienda ver el video que el autor en colaboración con otros investigadores realizaron sobre el tema de termometría de isótopos pesados: https://vimeo.com/448922079.

Conclusión

El uso de los isótopos estables agrupados en fósiles hechos de carbonatos está revolucionando los estudios sobre el cambio climático, se trata de una técnica relativamente nueva, nacida de la Geoquímica y con apenas un poco más de una década de consolidación. Y aunque en el presente, solo existe un puñado de laboratorios en el mundo equipados para realizar tales trabajos, los avances recientes abren grandes perspectivas de descubrimientos en otros campos de la ciencia.

Es tiempo de pensar qué estudios sobre procesos geológicos, químicos y biológicos pueden beneficiarse de la posibilidad de poner en la báscula a los pesos pesados de los isótopos y qué preguntas científicas relevantes se pueden responder y explorar si dichos avances analíticos pueden ayudar a resolver algunos de los problemas globales que enfrentamos todos.

Referencias

• Crichton, R. (2019). Biomineralization. [R. Crichton, ed.]. Biological Inorganic Chemistry, 3, 517-544.
• Dawson, R. R., Field, D. J., Hull, P. M., Zelenitsky, D. K., Therrien, F. y Affek, H. P. (2020). Eggshell geochemistry reveals ancestral metabolic thermoregulation in Dinosauria. Science Advances, 6 (7), eaax9361. https://doi.org/10.1126/sciadv.aax9361.
• Eiler, J. M. (2007). Clumped-isotope geochemistry—The study of naturally-occurring, multiply-substituted isotopologues. Earth and Planetary Science Letters, 262, 309-327. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2007.08.020.
• Fitzer, S. C., Chung, P., Maccherozzi, F., Dhesi, S., Kamenos, N., Phoenix, V.R. y Cusack, M. (2016). Biomineral shell formation under ocean acidification: a shift from order to chaos. Scientific Reports, 6 (21076), 1-7. https://doi.org/10.1038/srep21076.
• Spencer, C. y Kim, S. (2015). Carbonate clumped isotope paleothermometry: a review of recent advances in CO2 gas evolution, purification, measurement and standardization techniques. Geosciences Journal, 19, 357-374. https://doi.org/10.1007/s12303-015-0018-1.

Sitios web

• International Atomic Energy Agency: https://nds.iaea.org/relnsd/vcharthtml/VChartHTML.html.

Recepción: 08/05/2020. Aprobación: 18/01/2021.