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Biología

Publicado el 13 de julio de 2015 | por manuandreu

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Plantas en microgravedad simulada. Curso II

Datos del Proyecto

Nombre del proyecto: Germinación y crecimiento de plantas en microgravedad simulada
Centro (donde se desarrolla la experiencia): IES María Victoria Atencia
Localidad y provincia: Sta. Rosalía, Campanillas (Málaga)
Nombre del docente que coordina el proyecto: Manuel José Manuel José
Estudiantes a los que va dirigido (nivel(es)/curso(s)): 3º y 4º ESO
Número de estudiantes: 15
Página web/blog del proyecto:
Enlaces de interés vinculados con el proyecto:

Descripción de la Experiencia

Durante el curso pasado, iniciamos un proyecto en el que participaron alumnos y alumnas de 3º y 4º de ESO para estudiar cómo reaccionan las plántulas de varias especies a condiciones en las que se simula microgravedad. La mayor parte del curso pasado se dedicó a poner a punto las técnicas siembra y control del crecimiento de las pequeñas plantas, así como a diseñar nuestras primeras versiones de clinostato. Los clinostatos son los dispositivos que nos permiten simular esas condiciones de microgravedad.

El cambio de curso ha supuesto que algunos alumnos y alumnas que han completado su etapa de educación secundaria obligatoria ya no continúen en el proyecto. De otra parte, un buen número de alumnado de 3ºESO ha decidido formar parte de nuestro proyecto a partir de este curso, por lo que nos sentimos muy satisfechos.

También comenzamos a obtener algunos resultados, aunque ya entonces identificamos varios aspectos que debían ser mejorados para aumentar la significación de nuestro trabajo. Estos  objetivos han orientado nuestro trabajo en este curso académico.

Objetivos 2015.

La mejora de las características técnicas de nuestros dispositivos y la ampliación del número de ejemplares y condiciones experimentales marcaron la propuesta de nuevos objetivos para este curso.

En lo que respecta a nuestros prototipos de clinostatos nos propusimos mejorar su rendimiento con respecto a las primeras versiones incorporando las siguientes nuevas características:

– Incorporar un motor con mayor par motor para facilitar la regularidad de la velocidad de giro y minimizar los efectos de pequeños desequilibrios en la carga.

– Integrar conexiones flexibles entre ejes, pero solidarias con respecto al movimiento de rotación. En el mercado existen algunas conexiones  de aluminio que se usan especialmente en dispositivos CNC y que podrían sernos útiles en nuestro propósito.

– Implementar un control más versátil y autónomo para regular las condiciones de rotación que permita ensayar múltiples condiciones experimentales sin necesidad de conectar a un ordenador y reprogramar el controlador.

– Secundariamente, si la facilidad de obtener resultados nos lo permite, también nos gustaría incorporar un sistema de toma de imágenes  que permita obtener imágenes durante el crecimiento en rotación sin tener que parar y extraer muestras. Dada la sensibilidad observada de las respuestas a cambios de la gravedad, esta mejora permitiría aprovechar mucho mejor las preparaciones si fuera posible obtener imágenes durante el giro. Los módulos de captura de imágenes que existen actualmente podrían aportar soluciones muy interesantes.

En cuanto al diseño de experimentos, nos planteamos:

– Acumular mayor número de observaciones aplicando condiciones experimentales mejor controlados y aportando, de esta forma. mayor valor de significación a los resultados.

– Realizar experimentos para determinar la influencia de los cambios de temperatura en el crecimiento de las plántulas. Aunque cada experimento ha incluido grupos de control, nos parece interesante evaluar la influencia de la temperatura en los procesos de crecimiento de las plantas y en la respuesta a la señal gravitatoria.

-Determinar posibles diferencias interespecíficas entre las respuestas de varias especies de plantas.

Sesiones.

Las sesiones realizadas hasta ahora se ha dedicado a las siguientes finalidades:

En la primera sesión se ha realizado una presentación de las características del proyecto y de los contenidos teóricos básicos que eran esenciales para su inicio. También se realizaron algunas experiencias piloto para que el nuevo alumnado participante se pudiera familiarizar con las técnicas de siembra en lámina de agar que se iban a aplicar. La destreza en estas técnicas son fundamentales ara poder obtener resultados útiles a partir de las experiencias realizadas.

Las 2-3 sesiones siguientes (según el dispositivo en concreto) se dedicaron a la supervisión del diseño y construcción de la nueva versión de clinostato. Se trata de dispositivos significativamente más complejos que los anteriores y por ello, su construcción ha resultado bastante más compleja.

El resto de sesiones se está dedicando a la realización de experimentos y revisión de resultados. Dado que cada experimento requiere varios días para que las semillas germinen y comiencen a crecer, en estas sesiones se ha seguido habitualmente una estructura común. En la primera parte de cada sesión se han mostrado y analizado los resultados de los experimentos anteriores. Una vez acordadas cuáles deberían ser los siguientes pasos experimentales en función de esos resultados,  la segunda parte se ha dedicado a poner en marcha los nuevos experimentos.

Debido a las especiales características de nuestros experimentos, la recolección de datos experimentales debía hacerse fuera de las sesiones del proyecto. Esto ha provocado ciertas dificultades de organización, ya que en ocasiones la recolección de resultados ha debido hacer durante la jornada lectiva.

Grado de desarrollo de objetivos.

En las fechas en las que se redacta esta entrada, ya hemos alcanzado una parte  importante de los objetivos planteados.

Se han introducido mejoras significativas en nuestro modelo de clinostato, hasta conseguir unos dispositivos mucho más fiables y versátiles mediante una programación más compleja y una motorización más potente. Puedes consultar los detalles técnicos de estas mejoras en la entrada del blog del proyecto. Además, durante este curso, hemos incorporado una novedad en su fabricación: el diseño de componentes mediante CAD  y fabricación de piezas exclusivas mediante impresión 3D. Esta estrategia ha proporcionado precisión a la construcción y funcionamiento de nuestros diseños, algo esencial en este tipo de experimentos. Todo ha sido posible gracias a la ayuda y colaboración prestada por el departamento de Tecnología del centro y, en particular por D. José Andrés Alcaraz, quien nos ha prestado una inestimable ayuda. Puedes ver los detalles de las piezas incorporadas en esta otra entrada de nuestro blog.

Además, durante este curso, se han construido  tres clinostatos. Ha sido una tarea compleja y no exenta de contratiempos. Ha sido necesarios revisar algunos detalles de la programación de los dispositivos y mejorar algunos aspectos del diseño de la parte electrónica con respecto a la idea original. En total se han dedicado la Este mayor número de dispositivos nos está permitiendo realizar un mayor número de experimentos y aumentar nuestra productividad. Queda aun por desarrollar los sistemas de toma de imágenes automatizadas. aunque este un objetivo que lo planteamos a medio plazo.

Ya se han obtenido algunos resultados interesantes con los nuevos clinostatos. Han demostrado ser más fiables y con resultados más consistentes y reproducibles que los anteriores. Además, tal y como estaba previsto, hemos conseguido aumentar nuestra productividad

Participación en eventos.

Creemos que los encuentros de Ciencia y Tecnología, en los que se comparten ideas y experiencias, y en los que el alumnado debe esforzarse en dar a conocer su trabajo, son una parte muy relevante para un proyecto de nuestras características. De hecho, la comunicación y divulgación de la Ciencia es una de las tareas más importantes de la Ciencia desde el punto de vista social. Aunque no coincida con la percepción que habitualmente se tiene del investigador, un buen científico debe ser también un buen comunicador.

Las especiales características del proyecto que integra aspectos claramente tecnológicos con otros de investigación en el campo de la Biología, nos ha permitido encajar muy bien en eventos del área científico-tecnológica de diferente naturaleza.  Así, en este curso, ya hemos participado en dos eventos de este tipo: La I Feria Andaluza de Tecnología (celebrada el 17 de abril de 2015 en la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Málaga) y el encuentro de Ciencias Bezmiliana (celebrado el 23-24 de abril de 2015 en el IES Bezmiliana). Han sido dos experiencias enormemente provechosas, que han brindado al alumnado el contexto perfecto para entrenar y desarrollar sus habilidades comunicadoras. Desde aquí aprovechamos para felicitar a las organizaciones de ambos eventos por su excelente trabajo.

Miles de alumnos y alumnas participaron en estas grandes ferias de la Tecnología y la Ciencia y en ambas, los miembros del proyecto pudieron disfrutar del contacto con otros jóvenes científicos e intercambiar y dar a conocer experiencias. Podéis ver imágenes de ambos eventos en otra entrada de nuestro blog.

Primeros experimentos y resultados.

Los primeros experimentos realizados han arrojado resultados prometedores. Los experimentos han sido realizados con soja (Glycine max) y lenteja (Lens culinaris). Uno de los mayores problemas que hemos debido afrontar a la hora de extraer conclusiones es la considerable variabilidad de las respuestas entre individuos, lo que nos está obligando a recopilar un considerable número de resultados.

Se han probado diferentes velocidades de giro continuo entre 1 y 5 rpm. No se han apreciado diferencias de resultados significativas en este rango y, además, los resultados son muy reproducibles, lo que le da mucha mayor significación a los mismos. Este era uno de los problemas a los que nos enfrentamos el curso pasado: creemos que irregularidades o vibraciones en el movimiento de rotación provocaban resultados  artificiosos difíciles de interpretar.

En general, velocidades de entre 1 y 4 rpm provocan, tanto en soja como en lenteja, una dirección aleatoria de crecimiento, pero rectilínea. Es decir, las radículas crecen como si no se produjeran estímulos gravitatorios y, por tanto, no se producen modificaciones en la dirección de crecimiento y la orientación de este no obedece a ningún patrón en particular. No obstante hemos observado que en algunos casos, algunas semillas de soja (pero no de lenteja)  muestran crecimientos circulares.

Aún debemos determinar la naturaleza exacta de esta diferencias entre ejemplares y entre especies. Además es necesario concretar si la velocidad de crecimiento se ve alterada y cuál es el umbral de estimulo gravitatorio que es detectado por las semillas.

Puedes ampliar y seguir nuestros progresos en el blog del proyecto.

 

Imágen de shutterstock.

 

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