¿La ciencia como proceso o como dogma? El caso de la polilla del pimiento

Todos los experimentos se guían por ideas. Sin los conceptos de selección natural y depredación selectiva, la mayor parte de la investigación relativa a la polilla del pimiento bien podría no haberse realizado nunca. Estas ideas han guiado y centrado la investigación, y han ayudado a los científicos a formular preguntas concretas y a descubrir nuevos fenómenos. Los problemas surgen cuando dejamos de manejar un concepto como un instrumento para ver más, sino como algo que hay que corroborar con la naturaleza. Cuando empezamos a ver los fenómenos de forma selectiva, viendo sólo lo que parece confirmar nuestra teoría, entonces los conceptos que inicialmente agudizaban nuestra atención empiezan a dejarnos ciegos. Si, por el contrario, podemos utilizar las hipótesis como una forma de empezar, sabiendo bien que hay que dejarlas atrás cuando nos enfrentamos a los fenómenos, entonces empezamos a practicar una flexibilidad de pensamiento que nos lleva a adentrarnos en la compleja riqueza de los fenómenos, y no en una construcción teórica monolítica. La polilla salpimentada se convierte, de este modo, cada vez más en una pregunta profunda, en lugar de una mera instancia de una teoría general.

Implicaciones para la enseñanza de las ciencias

En los últimos años he enseñado la complicada imagen de la polilla salpimentada a los alumnos de último curso de secundaria de la Hawthorne Valley School, al norte del estado de Nueva York. Esta es una escuela Waldorf independiente y su plan de estudios no está regulado por el estado.

Los estudiantes estaban fascinados por la polilla salpicada y el contraste entre la historia simple y la compleja realidad. Dedicamos más tiempo a este ejemplo de lo que normalmente se haría, porque quería que vieran cómo la ciencia realmente procede y es un proceso de descubrimiento y transformación.

Enseñar con este enfoque histórico, de estudio de casos, exige más tiempo en el aula y también más investigación por parte del profesor que dar una visión general del material. Pero da vida a la ciencia como proceso. Aprendemos cómo los científicos hacen observaciones, formulan ideas y preguntas y ponen a prueba sus hipótesis mediante experimentos. Vemos cómo surgen contradicciones, cómo los conceptos se vuelven rígidos y luego -a menudo ante la resistencia- cómo se modifican o incluso se abandonan. Los alumnos empiezan a pensar en la ciencia como un proceso que se desarrolla en un contexto histórico. ¿Qué manera más apropiada de aprender sobre la ciencia de la vida, la biología?

Al proceder de esta manera, los alumnos adquieren conocimientos, pero sus conocimientos son dinámicos, no son información estática. Desarrollan capacidades y formas de acercarse a los fenómenos que pueden aplicar en diversas situaciones de la vida. Los jóvenes son -si no los hemos corrompido demasiado- de mente abierta y se interesan por el mundo. Ciertamente, tiene sentido que aprendan la ciencia (y, por supuesto, otras disciplinas) no como un conocimiento codificado que hay que memorizar, sino como una forma de interactuar con la naturaleza que conduce a conocimientos, pero también a preguntas siempre nuevas.

Un problema importante en la forma en que se enseña la ciencia, se populariza y, en general, se filtra en las mentes de los niños es que los estudiantes están llenos de dogmas científicos: «saben» que en la evolución sobreviven los más aptos, «saben» que el cerebro es un ordenador, «saben» que el corazón es una bomba, «saben» que los genes determinan la herencia. Una de las tareas de los cursos de ciencias de secundaria y de licenciatura podría ser disolver ese «conocimiento» dogmático -que en realidad es sólo una opinión adquirida- mostrando que la ciencia es un proceso. (He intentado presentar la genética de este modo; véase Holdrege 1996.) En un curso determinado sólo se puede hacer esto para un número limitado de ejemplos, pero es mucho más estimulante para los estudiantes que imbuirse de grandes cantidades de información no contextual, que, al final, sólo puede tomarse de forma dogmática.

Enseñar la ciencia como proceso significaría reducir el uso de los libros de texto o éstos tendrían que convertirse en compendios de estudios de casos. Al examinar las presentaciones de la polilla de la pimienta en los libros de texto, me encantó encontrar un libro (un texto de Biología de la escuela secundaria) con una breve descripción de la polilla de la pimienta en la sección sobre la evolución, pero bajo el título «Biología en proceso» (Towle 1989, pp. 228f.). El autor describe brevemente el trabajo de Kettlewell y luego afirma que los experimentos recientes plantean dudas sobre la explicación de la depredación selectiva. Así, llama la atención sobre las cuestiones no resueltas.

La American Association for the Advancement of Science ha publicado Benchmarks for Science Literarcy. Forma parte del Proyecto 2061 (el año en que volverá el cometa Halley; el proyecto comenzó en 1985, la última vez que el Halley estuvo aquí), que tiene el propósito de «ayudar a transformar el sistema escolar de la nación para que todos los estudiantes reciban una buena educación en ciencias, matemáticas y tecnología» (contraportada). En cuanto a la investigación científica, el texto afirma que los alumnos de secundaria deben aprender que «por muy bien que una teoría se ajuste a las observaciones, una nueva teoría puede ajustarse a ellas igual de bien o mejor, o puede ajustarse a una gama más amplia de observaciones». En la ciencia, la prueba, la revisión y el descarte ocasional de las teorías, nuevas y viejas, nunca termina» (p. 8). Sin embargo, la mayor parte del libro contrasta con esta descripción de la ciencia como proceso. En el cuerpo principal del libro se encuentran, para todos los grados, los «puntos de referencia» de lo que debe saberse en un campo determinado a esa edad. De este modo, el libro hace hincapié en el contenido, no en el proceso. Por ejemplo, al final del duodécimo grado los estudiantes deberían saber que «la teoría de la selección natural proporciona una explicación científica para la historia de la vida en la Tierra, tal como se representa en el registro fósil y en las similitudes evidentes dentro de la diversidad de los organismos existentes» (p. 125).

Una vez que hemos aprendido que uno de los ejemplos más citados de la selección natural resulta ser muy poco claro, ¿no parece esta afirmación un dogma? Si estamos enseñando dogma, es importante poder saber que la selección natural es una explicación; si estamos interesados en dar un sentido a la naturaleza del esfuerzo científico, entonces es mucho más esencial saber cómo se usa el concepto, qué revela y qué no revela. Sin pretenderlo, este libro da una muy buena imagen de una visión codificada de la naturaleza de las cosas. El sesgo conservador es perceptible cuando los autores dicen «es importante no exagerar el tema de «la ciencia siempre cambia», ya que el cuerpo principal del conocimiento científico es muy estable y crece corrigiéndose lentamente y ampliando sus límites gradualmente» (p. 5). Si este cuerpo de conocimiento «estable» implica la miríada de fenómenos que los científicos descubren, entonces puedo estar de acuerdo con esta afirmación. (El cambio de teorías no ha cambiado el hecho de que los insectos tengan seis patas). Pero si se trata de teorías y modelos científicos, entonces creo que deberíamos estimular a nuestros alumnos para que cuestionen continuamente lo que tiende a un punto de vista cimentado. Deberíamos estimular la revolución científica continua. Así como en la Edad Media a muchos les parecía un hecho evidente que la tierra era el centro del universo, con toda seguridad muchas de las «verdades científicas» (es decir, teorías) de hoy se convertirán en sistemas de creencias históricas a los ojos de la humanidad futura.

Volver a los fenómenos

Una vez que nos desprendemos de las restricciones de los patrones explicativos fijos, podemos dirigirnos más abiertamente a los propios fenómenos naturales. Por lo menos, la historia de la investigación sobre la polilla del pimiento muestra la necesidad de una historia natural muy básica, sin la cual los experimentos y las teorías carecen de anclaje. Muchas preguntas esenciales sólo pueden responderse mediante la observación directa, por muy difícil que sea en muchas situaciones.

Está claro que necesitamos saber más sobre la historia vital de la polilla del pimiento. Dónde descansa durante el día? ¿Cuáles son sus depredadores naturales? ¿A qué distancia puede volar? ¿Cuánto viven las polillas? Del mismo modo, se necesita un mayor conocimiento sobre las etapas de huevo, larva y pupa.

Al mismo tiempo, es necesario buscar activamente interpretaciones alternativas para el melanismo en la polilla del pimiento. ¿Podría el melanismo tener otras funciones distintas del camuflaje, como aumentar la absorción de calor o la estabilidad estructural del ala? ¿O tal vez el melanismo en el adulto sea un efecto secundario de las diferencias en las fases larvarias? Algunas investigaciones sugieren, por ejemplo, que las larvas de diferentes tipos genéticos pueden no tener la misma viabilidad (Creed et al. 1980). Theodore Sargent, de la Universidad de Massachusetts, trabajando con una especie diferente de polilla nocturna, ha encontrado pruebas de que las plantas de las que se alimentan las larvas pueden inducir o reprimir la expresión del melanismo en las polillas adultas (Sargent et al. 1990).

Ciertamente hay muchas otras interpretaciones posibles del melanismo en la polilla de la pimienta. Dudo que una sola explicación resulte ser la correcta, ya que a la larga todos los fenómenos biológicos se muestran interconectados con un conjunto de factores. Probablemente también deberíamos esperar que en diferentes localidades y en diferentes momentos sean necesarias diferentes explicaciones. Esta no es ciertamente una situación cómoda si buscamos la causa del melanismo industrial, pero ¿por qué debería preocuparse la realidad por nuestra predilección por la monocausalidad?

Una dificultad en nuestra aproximación a la polilla del pimiento es que la hemos estudiado sólo como un ejemplo de evolución. Todavía no nos hemos propuesto entender la polilla por sí misma. Desde el principio hemos considerado la polilla desde una perspectiva limitada. Fue interesante que un alumno mío se preguntara si la polilla de la pimienta es realmente un buen ejemplo de evolución. Tomó, por un momento, el punto de vista de la especie, y no el marco que yo había establecido al presentar la polilla del pimiento como un buen ejemplo de evolución. Dijo: lo que la polilla de la pimienta nos muestra realmente es cómo una especie, al tener diferentes formas, es más flexible y capaz de sobrevivir como una sola especie; las poblaciones y variedades de la especie fluctúan, pero la especie en su conjunto sigue prosperando. Este estudiante estaba planteando implícitamente la cuestión de la validez de utilizar los cambios micro, intraespecíficos, como modelo para la macroevolución.

En el mismo curso en el que enseñé sobre la polilla de la pimienta -titulado «Zoología y evolución»- dedicamos bastante tiempo a estudiar dos animales, el elefante y el perezoso. Entrando en bastante detalle, aprendimos cómo estos animales son conjuntos integrados en los que todos los rasgos y funciones cuelgan juntos y se interrelacionan. Cada parte del perezoso lleva escrito «perezoso» (Holdrege 1998). Cuando llegamos a la polilla de la pimienta y la estudiamos a la luz de la evolución, me di cuenta -como contraste- de que no estábamos dando un tratamiento adecuado a la propia polilla (cosa que tampoco he hecho en este ensayo). La polilla se había reducido hasta cierto punto a un ejemplo, lo que sería comparable a mirar al perezoso sólo como un ejemplo de adaptación a la vida arbórea. Ciertamente, la polilla se convirtió en un enigma incluso dentro de la perspectiva evolutiva, pero es importante ser consciente de las limitaciones de comprensión implícitas en la forma de formular un tema. Dado que la limitación es también una forma de enfocar y encontrar una entrada en un tema, no podemos abandonar los puntos de vista sin más. Pero lo que sí podemos hacer es adoptar diferentes enfoques en diferentes contextos para mostrar que hay varias vías de comprensión, cada una con sus puntos fuertes, pero también con sus limitaciones. Este ejercicio de flexibilidad y movilidad mental puede acercarnos a la naturaleza flexible de la vida misma.

Conclusión

Durante décadas, la polilla del pimiento ha sido un ejemplo estándar de evolución en las aulas y en los libros de texto. Millones de estudiantes han aprendido esta «prueba viviente» de la selección natural. La historia que se les ha contado, y se les cuenta, es muy probablemente falsa, o por decirlo más suavemente, llena de medias verdades. Esto no se debe a que los profesores y escritores mientan intencionadamente, o a que oculten y tergiversen los hechos, sino a que el ejemplo sólo se trae para demostrar un punto, de modo que las complicaciones parecen ajenas al argumento (si no a la verdad). Además, la idea de la selección natural se ha arraigado tanto en la mente moderna que puede llegar a ser como un par de gafas que uno ya no se quita. Los conceptos se vuelven entonces axiomáticos y la ciencia acaba promulgándose de forma dogmática. Como correlato, los complejos y ricos fenómenos de la naturaleza degeneran, por así decirlo, en meras instancias de principios primordiales. En lugar de iluminar, la idea se convierte, en palabras de Goethe, en una «generalidad letal» (Goethe 1995, p. 61).

Esta tendencia a la solidificación no es lo que mantiene viva la ciencia. La vitalidad de la ciencia proviene de los investigadores que dudan de las conclusiones, que hacen nuevas observaciones y construyen nuevos experimentos, de los científicos que piensan en ideas originales que rompen las constricciones de los paradigmas dominantes. La enseñanza de la ciencia no tiene por qué servir sólo al «cuerpo de conocimientos» codificado. También puede estar al servicio de la exploración permanente y la renovación continua de las ideas. Puesto que hay «más en el melanismo de lo que parece», la investigación de la polilla del pimiento puede ser una excelente maestra del proceso científico vivo.

Nota

1. Para una lúcida discusión sobre la naturaleza de la experimentación y los peligros que conlleva sacar conclusiones sobre los experimentos, véase el fundamental ensayo de Goethe, «El experimento como mediador entre el objeto y el sujeto» (Goethe 1995, pp. 11-17).

Asociación Americana para el Avance de la Ciencia. 1993. Puntos de referencia para la alfabetización científica. Nueva York: Oxford University Press.

Berry R.J. 1990. Industrial melanism and peppered moths (Biston betularia (L.)). Biological Journal of the Linnean Society 39: 301-322.

Bishop J.A. 1972. Un estudio experimental de la clina del melanismo industrial en Biston betularia (L.) (Lepidoptera) entre el Liverpool urbano y el norte de Gales rural. Journal of Animal Ecology 41:209-243.

Clarke C.A. et al. 1985. Evolución a la inversa: el aire limpio y la polilla de la pimienta. Biological Journal of the Linnean Society 26:189-199.

Creed E.R. et al. 1980. Diferencias de vialidad preadulta de Biston betularia (L.) melánica (Lepidoptera). Biological Journal of the Linnean Society 13:251-262.

Goethe J. W. von. 1995. Estudios científicos (Volumen 12 de obras completas). Princeton, NJ: Princeton University Press.

Gould S.J. y R.C. Lewontin. 1979. The spandrels of San Marco and the Panglossian paradigm: a critique of the adaptationist programme. Proceedings of the Royal Society London B205:581-598.

Grant B.S. et al. 1996. Aumento y caída paralelos de las polillas melánicas de la pimienta en América y Gran Bretaña. Journal of Heredity 87:351-357.

Hardin G. 1966. Biología: Its Principles and Implications. San Francisco: W.H. Freeman and Company.

Holdrege C. 1996. La genética y la manipulación de la vida: The Forgotten Factor of Context. Hudson, NY: Lindisfarne Press.

Holdrege, Craig. 1998. «La pereza: Estudio en la plenitud». Boletín del SES, invierno de 1998. También disponible como «¿Qué significa ser un perezoso?»: https://natureinstitute.org/article/craig-holdrege/what-does-it-mean-to-be-a-sloth

Jones J.S. 1982. Más en el melanismo de lo que parece. Nature 300:109-110.

Kaesuk Yoon C. 1996. Parallel plots in New York Times Nov. 12:C1.

Kettlewell H.B.D. 1955. Experimentos de selección sobre el melanismo industrial en los lepidópteros. Heredity 9:323-342.

Kettlewell H.B.D. 1956. Otros experimentos de selección sobre el melanismo industrial en los lepidópteros. Heredity 10:287-301.

Kettlewell H.B.D. 1959. La evidencia perdida de Darwin. En Evolution and the Fossil Record (lecturas de Scientific American), 1978: 28-33. San Francisco: W.H. Freeman and Company.

Kettlewell H.B.D. 1973. La evolución del melanismo. Oxford: Claredon Press.

Lambert D.M. et al. 1986. Sobre el caso clásico de la selección natural. Rivista di Biologia – Biology Forum 79: 11-49.

Lees D.R. 1981. Melanismo industrial: adaptación genética de los animales a la contaminación atmosférica. En. J.A. Bishop y L.M. Cook (Eds.), Genetic Consequences of Man-made Change, pp. 129-176. Londres: Academic Press.

Lees D.R. y E.R. Creed. 1975. Industrial melanism in Biston betularia: the role of selective predation. Journal of Animal Ecology 44:67-83.

Majerus M.E.N. 1998. Melanismo: la evolución en acción. Oxford y Nueva York: Oxford University Press.

Margulis L. y D. Sagan. 1997. Las verdades sesgadas. Nueva York: Springer Verlag.

Sargent T.R. 1990. Melanismo industrial en polillas: una revisión y reevaluación. En: Adaptive Coloration in Invertebrates (M. Wicksten, comp.), pp. 17-30. Texas A&M University, College Station, TX.

Sargent T.R. et al. 1998. La explicación «clásica» del melanismo industrial: evaluación de las pruebas. En M.K. Hecht et al. Evolutionary Biology Volume 30: 299-322. New York: Plenum Press.

Steiner R. 1988. La ciencia del conocimiento. Spring Valley, NY: Mercury Press.

Towle A. 1989. Biología moderna. Austin: Holt, Rinehart and Winston.

Wells J. 1998. Second thoughts about peppered moths. The Scientist May 24, p. 13.