Laboratorio virtual de selección artificial: Fast Plants

Este laboratorio virtual de selección artificial sigue la investigación de selección artificial de AP Biology con Wisconsin Fast Plants, y cubre el tema de la selección artificial (selective breeding) de GCSE. Los estudiantes cuentan los pelos de las hojas (tricomas) de 300 plantas, se quedan con el 10 % más peludo como progenitores, los cruzan y comparan la descendencia con la generación de los progenitores. Anotan el diferencial de selección S y la respuesta R, calculan la heredabilidad realizada R/S y simulan cinco generaciones en minutos en lugar de 200 días. Una segunda prueba con muy pocos progenitores muestra por qué a los criadores les preocupa la endogamia.

Relación con el currículo

• AP Biology Topic 7.3 (selección artificial, EVO-1) y la investigación de selección artificial de AP Biology con los tricomas de Fast Plants.
• AQA GCSE Biology 4.6.2.3 (selective breeding): elegir progenitores con una característica deseada durante muchas generaciones, y el riesgo de endogamia.
• NGSS MS-LS4-5 (estándar de EE. UU.: tecnologías que cambian la herencia de los caracteres) e IB Biology D4.1 (selección natural).

Simulic no está afiliado al College Board, a AQA, al IB ni a ningún organismo examinador, ni cuenta con su respaldo.

Antes del laboratorio (5 min)

Pide a los estudiantes que se comprometan con una predicción, en papel o como pregunta 1 del enlace de clase:

"Solo cruzas el 10 % de plantas más peludas. Su media está unos 7 tricomas por encima de la media de toda la población. ¿Cuál será la media de su descendencia?"

Muchos estudiantes esperan que la descendencia sea exactamente igual a sus progenitores. Otros creen que no cambiará nada en una sola generación.

Método en la simulación

La simulación se abre en los pinzones de Darwin, así que los estudiantes primero cambian de modo.

1. Bajo la simulación, pon Modo en Selección artificial. Mantén el carácter Fast Plants: pelos de la hoja, h² 0,70, Progenitores 10 % y Elegir: los mayores.
2. Lee la línea de resumen bajo los controles: elegidos 30/300, la media de la población μ, la media de los progenitores μₛ, S = μₛ − μ y la R prevista = h²S.
3. Pulsa Cruzar seleccionados. El registro de cría añade una fila con S, h²S, la respuesta real R y R/S, la heredabilidad realizada.
4. Pulsa Cruzar seleccionados cuatro veces más. Anota la media, la DE, F y V_A de cada generación.
5. Pulsa Restablecer, pon h² en 0,30 y cruza una generación. Compara R con la primera prueba.
6. Vuelve a poner h² en 0,70, pon Progenitores en 1 % y cruza cinco generaciones. Compara F, V_A y los avisos con la prueba del 10 %.

Generación	Progenitores	Media μ	DE	S	h²S	R	R/S	F	V_A (% del inicio)
0 → 1	30/300
1 → 2	30/300
…
4 → 5	30/300

Resultados esperados

La simulación es aleatoria, así que cada clase obtiene números un poco distintos. Estos intervalos salen de miles de ejecuciones del modelo, confirmadas en el navegador.

• Generación 0: media de unos 8 tricomas por planta (de 7,5 a 8,6), DE de unos 4.
• Primera selección, 10 % superior, h² = 0,70: S vale unos 7,0 (de 6,1 a 7,9). La R prevista es de unos 4,9 y la R real de unos 4,8 (de 3,7 a 6,0), así que la descendencia tiene una media de unos 12,8 tricomas. La heredabilidad realizada R/S es de unos 0,69 (de 0,56 a 0,83).
• Cinco generaciones (unos 200 días): la media llega a unos 27 tricomas (de 25 a 30). F = 0,081 y V_A baja a un 60 % del inicio, así que cada paso es un poco menor.
• h² = 0,30: la misma S da una R de solo unos 2 (de 1,0 a 3,2), y R/S de unos 0,30.
• 1 % de progenitores (3 plantas): F = 0,167 tras una generación y 0,598 tras cinco, V_A baja a un 25–30 % del inicio, la DE se reduce a unos 2,8 y la simulación muestra un aviso de endogamia.

Preguntas para los estudiantes

1. (Predicción, se repite después del laboratorio) Si cruzas el 10 % más peludo, ¿cuál será la media de la descendencia?
2. Cuando comparas h² = 0,70 con h² = 0,30, ¿qué debe mantenerse igual?
3. Primera generación, 10 % superior, h² = 0,70: ¿cuánto vale S?
4. Con la misma fila, calcula la heredabilidad realizada R/S.
5. ¿Por qué es arriesgado quedarse solo con el 1 % superior, aunque dé una S mayor?

Respuestas para el docente: (1) Más alta que la media de la población, pero no tanto como la media de los progenitores. (2) La proporción de progenitores y el tamaño de la población. (3) Unos 7 tricomas (se acepta de 5,8 a 8,3). (4) Unos 0,7 (se acepta de 0,5 a 0,9). (5) Con 3 progenitores, las plantas quedan muy emparentadas: F sube a unos 0,6 en cinco generaciones y V_A baja a una cuarta parte, así que el progreso posterior se frena y la depresión por endogamia se vuelve probable.

Ideas erróneas frecuentes

• "La descendencia hereda exactamente el carácter de sus progenitores." Solo se transmite la parte genética aditiva. La parte ambiental no, así que R es menor que S.
• "La selección artificial crea variación nueva." Usa la variación que ya existe, y gasta una parte: V_A y la DE bajan en cada generación.
• "Las plantas cambian porque necesitan más pelos." Nada en las plantas responde a una necesidad. Es el criador quien decide qué plantas se reproducen.

Ampliación

• Lee la tarjeta Selección artificial frente a modificación genética bajo la simulación y compara el tiempo que necesita cada método.
• Vuelve a Selección natural y prueba la selección Estabilizadora y la Disruptiva: la media apenas se mueve, pero la DE se reduce o aumenta.

Preguntas frecuentes

¿Sustituye esto a cultivar Fast Plants?

No. La investigación real dura semanas y enseña el cuidado de las plantas, el recuento y la polinización. La simulación permite a los estudiantes planificarla, practicar los cálculos y ver cinco generaciones en una sola clase. Consulta laboratorios virtuales frente a laboratorios físicos.

¿Por qué mis números no coinciden con los de mi compañero?

Cada población y cada paso de cría son aleatorios, como en las plantas reales. Compara la media de R/S de la clase con el h² que fijaste.

¿Puedo empezar la clase en el modo de selección artificial?

Sí. En tu enlace de clase, fija el valor inicial Modo = Selección artificial, y elige el carácter y la proporción de progenitores.

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