Concepção de gene em alunos egressos e ingressos de
um curso de licenciatura em ciências biológicas.
Luiz Felipe Reversi1, Thais Benetti de Oliveira2 e Ana Maria de Andrade Caldeira2 lfr182@hotmail.com, thaisbbbp@hotmail.com, anacaldeira@fc.unesp.br
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Departamento de Ciencias Biológicas, Unesp - Bauru. 2Departamento de Pós-graduação, Unesp – Bauru.
Resumo — Dada a importância das discussões em torno do
Ensino de Genética, bem como a possibilidade do mesmo integrar as áreas do conhecimento biológico, tratar-se-á neste trabalho do conceito de gene, o qual tem desempenhado um papel central na biologia desde o começo do século XX e que atualmente encontra-se “em crise” frente a recentes descobertas da biologia molecular. Neste sentido, objetiva-se nesse artigo tratar das diferentes concepções de estudantes de Licenciatura em Ciências Biológicas sobre genes, investigando a contribuição da disciplina de Genética para a promoção de mudanças destas concepções. Os resultados demonstram que o conceito Mendeliano – que caracteriza o gene como unidade instrumental de herança – predomina nos alunos ingressos no curso, e o conceito Molecular Clássico de gene – que define um gene como um segmento de DNA que codifica um produto funcional (polipeptídeo ou RNA) – prevalece entre os alunos egressos. Com base nestes resultados e também em vista de estudos anteriores, podemos inferir que as concepções embutidas nos livros didáticos e em professores da disciplina contribuem para uma visão determinística do conceito de gene e que a disciplina não possibilita uma visão crítica deste conceito.
Palavras chave: Gene Conceito Molecular Clássico -Ensino de Genética.
INTRODUÇÃO
O Ensino de Biologia tem sido criticado pela abordagem memorística e fragmentada (Selles e Ferreira, 2005; Pedrancini et al., 2007; Goldbach e El-Hani, 2008), por meio da qual os conteúdos biológicos são trabalhados sem a devida contextualização. (Pedrancini et al., 2007). Segundo Mayr (2005), diferentemente de outras ciências, a maior parte do conhecimento Biológico não se baseia em leis, mas em redes de conceitos. Assim, a Biologia deve ser vista sob uma perspectiva sistêmica e integradora, sob a qual os processos estão encadeados e dependem de fatores múltiplos. Logo, fica clara a importância da construção de redes conceituais consistentes no conhecimento biológico e no seu ensino (Caldeira, 2009).
A dificuldade na aprendizagem incide também em conceitos muito divulgados na mídia, como o de DNA e o de Gene (Caballer e Giménez, 1992; Pedrancini et. al., 2007). A torrente de informações provenientes das mais novas descobertas da ciência, sobretudo na Biologia Molecular e Genética, expande-se do meio acadêmico ao público em geral. Temas polêmicos relacionados à pesquisa genômica, clonagem, células-tronco e a produção de organismos transgênicos passam a ser discutidos dentro e fora dos ambientes escolares (Lima et. al., 2007 ; Pedrancini et al., 2007). No entanto, mesmo no Ensino Superior, o conceito de gene não incorpora as discussões atuais sobre questões que atribuem uma versatilidade e dinamicidade processual a esse conceito, (Solha & Silva, 2004; El-Hani, 2007), além de apresentar-se de forma distorcida por estudantes universitários (Lima et al, 2007; Paiva & Martins, 2004).
Estas discussões atuais são decorrentes, principalmente, da crise do conceito Molecular Clássico do gene - o qual define o mesmo como um segmento de DNA que codifica um produto funcional que pode ser um polipeptídeo ou uma proteína (El-Hani, 2009). Essa definição, a qual atribuiu ao gene um caráter de unidade bem demarcada no genoma, com função unívoca apresenta limitações uma vez consideradas descobertas feitas desde meados da década de 1980, como os genes interrompidos (split genes), o splicing alternativo, os transposons, os genes superpostos e nidados (nested genes), a edição de mRNA etc. (Para revisões, ver, p. ex., Falk, 1986; Portin, 1993; Griffiths & Neumann-Held, 1999; Keller, 2000; Fogle, 1990, 2001). Estas descobertas se contrapuseram a relação 1:1:1 entre gene, produto gênico e função, fazendo com que o modelo molecular clássico perdesse sua credibilidade (El-Hani, 2007). El-Hani (2007) propõe que a crise deste modelo pode ser vista como uma consequência de três de anomalias, estabelecidas por essas novas descobertas: 1) correspondências de um segmento de DNA para muitos RNAspolipeptídios (como, por exemplo, no splicing alternativo11); 2) correspondência de muitos segmentos de DNA para um RNApolipeptídio (como, exemplo, nos rearranjos genômicos de genes interrompidos, éxons
intercalados por íntrons, e suas diferentes formas de rearranjo após transcrição); 3) ausências de correspondência entre segmentos de DNA e RNAspolipeptídios (como, por exemplo, na edição de mRNA13).
Com base nessas descobertas recentes e na “crise” que as mesmas submeteram o conceito, El-Hani (2007), defendeu a coexistência de múltiplos modelos de gene, ao passo que tal estratégia teria melhor poder explicativo e heurístico do que a aceitação de um modelo uno. Contudo ressaltou a importância de que tais modelos fossem nitidamente demarcados.
Dentre estes modelos, pesquisas indicaram três principais ideias sobre genes encontradas em livros didáticos do Ensino Médio (Santos & El-Hani, 2009), Superior (Pitombo et al., 2008), assim como entre estudantes do nível superior de duas Universidades Federais brasileiras (Joaquim, 2009) e professores de outras duas universidade públicas (Schneider et. al., 2011): o conceito mendeliano de gene, o conceito molecular clássico de gene e a concepção informacional. Contudo, estes são modos de compreender genes que esbarram uma série de problemas (Nascimento, 2010), veiculando visões sobre a relação entre genes e características fenotípicas que perdem de vista a complexidade dos sistemas vivos e se comprometem com ideias deterministas que não têm sustentação frente ao que sabemos hoje sobre esses sistemas (Joaquim, 2009).
Para muitos filósofos e cientistas, é evidente a necessidade de uma análise cuidadosa e de uma reformulação deste conceito central do pensamento biológico, (Fogle, 1990, 2000; Falk, 1986, 2000; Pardini & Guimarães, 1992; Griffiths & Neumann-Held, 1999; Keller, 2000; Moss, 2001, 2003; Hani et al., 2006; El-Hani, 2007; Neumann-Held & Sutter, 2006) como também o desenvolvimento de uma visão mais crítica do conceito de gene.
Assim buscamos por meio deste trabalho: 1) Abordar alguns dos problemas enfrentados pelo conceito de gene que levaram a sua diversidade significados; 2) Analisar concepções de gene presentes em alunos universitários de uma universidade pública (alunos que ainda não cursaram a disciplina de Genética e que já o fizeram, pretendendo contribuir para uma abordagem mais crítica deste conceito no ensino de Genética, que leve em conta debates atuais.
a. Conceitos de Gene Mais Presentes Em Materiais Didáticos:
O conceito mendeliano de gene é entendido como a unidade básica da herança, sem que sejam propostas hipóteses sobre sua natureza física (El-Hani, 2007;
Joaquim, 2009; Nascimento, 2010; Schneider, 2011). O gene mendeliano é um conceito abstrato de natureza instrumental, servindo apenas como uma unidade de cálculo para exprimir a regularidade da transmissão de fenótipos em cruzamentos (Falk, 1986).
Podemos ilustrar este conceito por meio da explicação sobre “o que é gene” contida no glossário de um livro didático de biologia celular e molecular bastante usado no ensino superior: Lodish et al. (2003) caracterizam um gene como “uma unidade física funcional de hereditariedade, a qual carrega informação de uma geração para outra”. Essa definição também superpõe o conceito mendeliano à concepção informacional do gene, bastante comum no tratamento de genes em materiais didáticos do ensino médio (Santos & El-Hani, no prelo) e do ensino superior (Pitombo, Almeida & El-Hani, 2008).
A proposição de um modelo da estrutura físico-química em dupla hélice do DNA em 1953 por James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins e Rosalind Franklin, atribuiu o significado de base material da herança ao gene (Keller, 2002). Este modelo corroborou para o entendimento de gene como uma sequência específica e discreta de nucleotídeos de DNA, envolvido em uma função específica (Falk, 1986; Keller 2000). Colocando de lado a compreensão instrumentalista que marcara as primeiras etapas de desenvolvimento do conceito em consonância à ideia de gene como unidade estrutural (Nascimento, 2003). A partir desse modelo da estrutura do DNA se estabeleceu o conceito de gene molecular clássico.
De acordo com esse conceito o gene é um segmento de DNA que codifica um produto funcional, seja uma cadeia polipeptídica ou uma molécula de RNA. Este modelo atribuiu ao gene uma conotação de unidade sem interrupções e de localização fixa no cromossomo, que desempenha uma única função. Dito de outra maneira, genes são, nesses termos, tratados como unidades estruturais e funcionais. O gene permanece como unidade de função e de herança, e passa a ser também visto como uma unidade estrutural no genoma (El-Hani, 2007; Gericke & Hagberg, 2007). Esse modelo tem sido amplamente aceito desde os anos 1960, sendo frequente em livros didáticos (Gericke & Hagberg, 2007, 2009; Pitombo et al. 2008; Santos & El-Hani, 2009) e nas concepções de estudantes (Joaquim, 2009), (Nascimento, 2010).
Além disso, Watson e Crick (1953) propuseram que a sequencia precisa das bases nucleotídicas constituiria o código que levaria a informação genética. A chamada ‘hipótese da sequência’ (Crick, 1958) abriu o caminho para os avanços da biologia molecular nas próximas décadas, com o esclarecimento do mecanismo de síntese
proteica ou do código genético, por exemplo. Em decorrência disso um vocabulário informacional foi introduzido na genética e na biologia molecular, apresentando termos como, por exemplo, “informação genética”; “código genético” e “programa” (Kay 2000). Isto originou o que tem sido chamado de “information talk”, ou ‘discurso da informação’ (El-Hani et al. 2006, 2009). Os genes passaram a ser vistos também como unidades informacionais, dando origem à concepção informacional do gene (Stotz et al., 2004).
Outros autores tentaram caracterizar e organizar a variedade de conceitos sobre gene, como Moss (2001; 2003), que propôs uma diferenciação entre Gene-P, o gene como determinante de fenótipos, sem a necessidade de abordar os processos moleculares necessários para tal, e Gene-D, o gene como um recurso para o desenvolvimento que é, em si mesmo, indeterminado com relação ao fenótipo.
Adotaremos também neste trabalho duas outras concepções de gene definidas segundo Schneider et al (2011, p.12) como: “termo versátil”, que define um “Gene como conceito polissêmico, definido de acordo com seu contexto de aplicação.”, e outra como Gene estrutural, “Gene como unidade física (DNA, cromossomo, etc.).“
b. Metodologia
O presente trabalho envolverá uma metodologia qualitativa de pesquisa, por meio da qual buscamos organizar as respostas de 100 estudantes de Licenciatura em Ciências Biológicas entrevistados, sendo 37 alunos egressos do curso, que já haviam cursado a disciplina de genética e 63 alunos ingressos no curso, que ainda não haviam cursado a disciplina de genética. Para este artigo, analisamos a primeira pergunta de um questionário constituído por questões abertas e fechadas que abordava o conceito de gene, as principais ideias sobre genes encontradas na literatura e os principais desafios a estas ideias. Trata-se de uma questão aberta para que os alunos discorressem sobre “O que é Gene”.
As respostas foram categorizadas segundo Bardin (1977). As categorias estabelecidas, de acordo estudos teóricos foram:Concepção Molecular Clássica, Concepção Mendeliana, Concepção Informacional, Termo Versátil, Gene Estrutural Apenas, e Gene P de Moss (2001, 2003).
A pesquisa foi elaborada e está sendo desenvolvida em uma Universidade Estadual do estado de São Paulo e apresentará uma análise parcial dos dados. Cada aluno foi designado com uma letra correspondente ao seu período (A 1º Ano Noturno, B para 1º Ano Integral, C para 4º ano integral e D para 5º ano noturno) seguida de um número discriminante aleatório.
CONCLUSÕES
Os dados analisados demonstram que em ambas as classes, noturno e integral, de alunos egressos a concepção molecular clássica predominou, e a concepção informacional ficou em segundo lugar, enquanto que não foi possível observar a presença da concepção mendeliana claramente. Uma resposta recorrente em 13% dos estudantes foi enquadrada na categoria de Gene-P e se aproxima da concepção mendeliana por relacionar o gene a uma característica, não mencionando os processos moleculares, embora não se refira necessariamente a hereditariedade. Segundo Moss (2006) a concepção de Gene-P define o gene por uma relação preditiva a um fenótipo, sendo indeterminado em relação à sua base material (isto é, sua sequência de DNA). Assim, qualquer gene que é um gene “para” uma doença ou característica seria um Gene-P. Essa concepção presente nos alunos D5, D8, D20, D21, C1 e C5, pode ser constatada pela resposta de C5: “Gene é uma parte do lócus gênico que expressa uma característica.” ou de D5: “É o material contido em nossas células que é responsável pela expressão de nossas características.”
Alguns estudantes como C6, C12, D6 e D7 apresentaram uma resposta definindo apenas estruturalmente o gene, sem fazer correspondência com nenhum processo ou funcionalidade biológica. Essa categoria de gene estrutural pode ser constatada na resposta de C12 “Gene é uma estrutura presente em todas as células nucleadas” ou em D7 “Unidade constituinte do material genético”.
Por fim, podemos concluir que ambas as classes de alunos egressos apresentaram tendências de respostas muito semelhantes, uma vez que apenas dois estudantes apresentaram uma visão versátil do conceito de gene, mesmo que limitada e ainda próxima da concepção molecular, como D11 “Não há uma definição considerada correta (completa) mas basicamente é uma sequência de DNA que codifica proteínas.” e a maioria ainda apresenta a concepção molecular clássica ou a concepção informacional.
Os dados evidenciam também, que a disciplina de genética parece não cumprir um papel relevante quanto ao desenvolvimento de visões críticas e integradas sobre o conceito aqui trabalhado, indicando a premência de uma revisão do curso de genética de modo a possibilitar aos alunos uma visão mais integrada e crítica e menos determinista. Os gráficos abaixo mostram a porcentagem de cada concepção de gene (à direita de cada gráfico) nos grupos amostrados.
Figura 1 - Porcentagem da prevalencia de cada concepção de gene nos alunos ingressos em relação ao total dos mesmos.
Figura 2 - Porcentagem da prevalencia de cada concepção de gene nos alunos egressos em relação ao total dos mesmos.
Já nos alunos ingressos verifica-se que, embora algumas vezes, encontremos conotação científica como cromossomos, genes, alelos, dominância, recessividade, as respostas deixam claro que não há compreensão dos processos de divisão celular, localização, estrutura e função do material genético e sua relação com a transmissão de caracteres hereditários, como descrito por Caballer & Giménez, (1993) e Banet & Ayuso (1995, 1998) em alunos do ensino médio, como pôde ser
observado em B8 “Gene é um conjunto de cromossomos, os seres humanos possuem 46 cromossomos. Mais especificamente, um gene é um par de cromossomos que definem caracteres específicos. Ele, consequentemente, codifica proteínas”. Assim como a presença de respostas que não se enquadram em nenhum dos conceitos de gene citados neste trabalho, seja por má interpretação da pergunta como podemos deduzir em B1 “É o estudo dos genes e de vários assuntos relacionados a hereditariedade”, ou por respostas confusas e incompreensíveis com graves erros conceituais de outros termos biológicos, como visto em A5 “É um composto proteico presente no interior das células” ou em A27 “Gene é o microrganismo que define nossas características”.
Também grande parte das respostas foram bastante simplistas apresentando trechos curtos que classificavam o gene como um outro termo para DNA ou outras estruturas como cromossomos, ou material genético, apresentando uma identidade entre o primeiro e estes últimos, o que nos leva a inferir que estes alunos trazem um aprendizado muito superficial e descontextualizado de todos estes conceitos. Tais respostas, como a de A7 “Alguma parte do DNA”, foram classificadas na concepção de Gene Estrutural, sendo a segunda classe de respostas mais presentes.
Ao compararmos os dados de ambos os grupos (alunos ingressos e egressos), podemos notar um nítido e esperado aumento na prevalência da Concepção Molecular Clássica nestes últimos, e a concomitante diminuição ou neste caso completa ausência da Concepção Mendeliana. Desta forma podemos inferir que os dados corroboram a hipótese de que a disciplina de genética produz influências nas concepções dos estudantes, no sentido das concepções mais frequentemente encontradas nos livros didáticos (El-Hani, 2007), bem como as concepções presentes nos professores destas matérias como descrito por Schneider et. al. (2011).
Podemos inferir também que desta forma, frente à baixa incidência de respostas referentes à classe de “Termo Versátil”, que a disciplina de genética não promove uma visão crítica sobre o conceito de gene, e provavelmente não aborda as recentes descobertas da área, contribuindo para a consolidação de uma visão determinista por parte dos estudantes.
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