O ENSINO DE GENÉTICA E AS CONCEPÇÕES SOBRE GENE
APRESENTADAS POR ESTUDANTES DO 3° ANO DO ENSINO
MÉDIO
Eduarda Maria Schneider1 Dayane Harmel1 Fernanda Aparecida Meglhioratti2
1. Introdução
Na atualidade, a ciência é parte integrante dos currículos escolares em todos os níveis da educação básica. Ao mesmo tempo, inúmeras revistas especializadas assim como os meios de comunicação de massa, se ocupam da divulgação dos avanços científicos e tecnológicos. Observa-se, assim, que tanto na escola como fora dela o conhecimento científico se faz presente (PEDRANCINI et al., 2004).
Uma das áreas de difícil compreensão para o Ensino de Biologia devido à complexidade dos fenômenos a que se refere e a discussão sobre sua construção conceitual é a genética. Essa dificuldade se deve tanto à complexidade dos conceitos que essa área comporta quanto à forma de a escola conceber, organizar e desenvolver o ensino (BANET; AYUSO, 1995).
O ensino-aprendizagem de conceitos biológicos é um desafio não só para alunos, mas também para professores e pesquisadores envolvidos com a educação em ciências, existindo muitas dificuldades na aprendizagem de estudantes em diferentes fases de escolaridade, sendo esta justificada em parte pela própria dimensão do objeto de estudo da Biologia, a vida em toda sua diversidade. A dificuldade de se capturar numa explicação teórica a complexidade biológica é ainda acentuada por uma abordagem de ensino fragmentada, na qual os conceitos são vistos isoladamente, sem estabelecer as devidas correlações entre eles (SELLES; FERREIRA, 2005; GOLDBACH; EL-HANI, 2008). Os conceitos biológicos também são trabalhados de forma descontextualizada, separados do contexto histórico em que foram formulados, não permitindo compreender a ciência como um processo,
1 Acadêmicas do 5º ano do curso de Ciências Biológicas Licenciatura.
2
Professora Dra Fernanda Aparecida Meglhioratti, orientadora do estágio supervisionado em Biologia.
colaborando para promover uma perspectiva ingênua da ciência como verdade e empreendimento neutro. No entanto, é importante destacar que um dos objetivos do Ensino de Ciências é justamente mostrar que os conceitos são dependentes do contexto histórico no qual se inserem, estando sujeitos a constantes reformulações (GIL-PEREZ et al., 2001).
Considerando a importância que a discussão de conceitos relacionados à genética tem para a sociedade e a necessidade de abordar a ciência como uma atividade dinâmica e histórica, tratar-se-á aqui de um conceito indispensável para a disciplina de genética: o conceito de gene. Deste modo objetiva-se nesse artigo: 1) explicitar a presença de diferentes conceitos de genes na história da biologia; 2) analisar as concepções de gene presentes em alunos do ensino médio antes e após a aplicação de um módulo didático sobre o conceito de gene mediante uma percepção sistêmica dos fenômenos e processos biológicos.
2. Possibilidades e Desafios no Ensino de Genética
No cenário atual do desenvolvimento científico e tecnológico, uma das áreas da ciência que se destaca devido a seu acelerado avanço é a genética, ramo que estuda as leis de armazenamento, transmissão e efetivação de informações para o desenvolvimento, o funcionamento e a reprodução dos organismos vivos (JUSTINA; FERRARI, 2010).
Desta forma, a sociedade contemporânea necessita de uma educação científica que atenda às exigências decorrentes do estado atual do conhecimento científico e suas aplicações, especialmente na área da genética. Vários autores concordam que devido aos extraordinários avanços da genética é importante e indispensável, que o público em geral tenha mais e melhores informações sobre essa ciência, para compreender as aplicações e as implicações da genética, formando cidadãos críticos para discutir os rumos e os usos dos avanços científicos e suas implicações sociais, éticas, políticas e econômicas (JUSTINA; FERRARI, 2010; LIMA et al., 2007; SCHEID; FERRARI, 2006; XAVIER et al., 2005).
Para que esta formação científica ocorra é necessário que a escola exerça seu papel fundamental de incorporar no ensino um método para trabalhar com os novos achados da ciência fornecendo uma base sólida de conhecimento. Segundo Xavier et al. (2005) o acelerado avanço do conhecimento, especialmente em
algumas áreas como a Biologia (Biotecnologia e Genética Molecular), apresenta um grande desafio referente à definição do conteúdo programático da escola. Neste contexto ainda, as recentes diretrizes dos Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio (PCNEM) sugerem que as aulas sejam orientadas com assuntos de interesses atuais, afinal, “a linguagem científica tem crescentemente integrado nosso vocabulário; termos como DNA, cromossomo, genoma, clonagem, efeito estufa, transgênico” (PCNEM, 2000).
No âmbito das propostas dos PCNEM, o DNA é um tema que pode ser amplamente trabalhado através de uma abordagem interdisciplinar, integrando principalmente as áreas de química e biologia, e promovendo uma relação entre progresso científico e avanço tecnológico que, por sua vez, pode imprimir mudanças de hábitos e na sociedade. Para o ensino de biologia, os PCNEM deixam clara a necessidade da descrição do material genético em sua estrutura e composição, vinculada a uma abordagem que permita o desenvolvimento de um posicionamento criterioso relativo ao conjunto das construções e intervenções humanas no mundo (FERREIRA; JUSTI, 2004).
Em estudo realizado em 1995, Reznik verificou a presença de tópicos isolados tais como: núcleo e material genético (Capítulo sobre DNA: estrutura e funcionamento); divisão celular (Capítulo sobre mitose e meiose); genética mendeliana, concluindo que ainda são raros os livros que trabalham determinados avanços do conhecimento em biologia molecular, como, por exemplo, os estudos de diferenciação e controle da vida celular e de manipulação gênica.
Ao mesmo tempo, as pesquisas que buscam identificar as dificuldades encontradas pelos professores, tanto no início de seu trabalho docente, quanto no decorrer de sua carreira apontam como problemáticas as questões relacionadas com o ensino da genética e suas tecnologias (JUSTINA; FERRARI, 2010). Entre os recentes estudos a compreensão de conceitos genéticos é apontada como uma das principais dificuldades. O ensino-aprendizagem de conceitos biológicos é um desafio não só para alunos, mas também para professores e pesquisadores envolvidos com a educação em ciências, existindo muitas dificuldades na aprendizagem de estudantes em diferentes fases de escolaridade, sendo esta justificada em parte pela própria dimensão do objeto de estudo da Biologia, a vida em toda sua diversidade. A dificuldade de se capturar numa explicação teórica a complexidade biológica é ainda acentuada por uma abordagem de ensino fragmentada, na qual os
conceitos são vistos isoladamente (SELLES; FERREIRA, 2005; GOLDBACH; EL-HANI, 2008).
Considerando os desafios encontrados na compreensão dos conceitos biológicos e a importância que a discussão de conceitos relacionados à genética tem para a sociedade e a necessidade de abordar a ciência como uma atividade dinâmica e histórica, tratar-se-á aqui de um conceito indispensável para toda a disciplina de genética: o conceito de Gene (JOAQUIM et al., 2007).
3. A Contextualização do Conceito de Gene no Ensino de Biologia
O conceito de gene foi um dos marcos da história da ciência no século XX (EL-HANI, 2005). As idéias básicas no conceito de gene podem ser rastreadas desde 1866 com a publicação dos trabalhos clássicos de Gregor Mendel da teoria gênica da herança. O gene de Mendel (na época sem este nome) era o que ele chamava de característica, elemento ou fator constante para descrever os determinantes das partículas de herança. No entanto seu trabalho só teve uma maior aceitação após sua retomada em 1900 por três botânicos - Hugo de Vries, na Holanda; Carl Correns, na Alemanha, e Eric Von Tschermak Seysenegg, na Áustria, que revisaram a literatura científica em busca de dados para suas teorias sobre hereditariedade e descobriram que Mendel havia feito uma análise detalhada e cuidadosa há 35 anos (SNUSTAD; SIMMONS, 2001).
Segundo Solha; Silva (2004) “o mérito de Mendel reside na criação de um „construto teórico‟ que pôde explicar seus resultados”. Seus “pares de fatores” seriam imiscíveis, mas não estariam alojados em uma partícula material específica, mas funcionaria como uma unidade de cálculo, uma entidade abstrata de caráter instrumental. Para Solha; Silva (2004, p. 49), “uma das características principais da genética, já no seu nascimento, é a de ser uma ciência abstrata, na qual muitas de suas entidades começam como construções hipotéticas”. Dessa forma, “apesar dos genes já terem sido “descobertos” na teoria, sua natureza física era ainda desconhecida” (SOLHA; Silva, 2004, p. 49). Iniciava-se, então uma corrida contra o tempo, para novas descobertas, inaugurando-se assim a genética moderna.
A redescoberta do trabalho de Mendel no início do século XX acentuou as pesquisas interessadas em descobrir qual era a unidade responsável pela herança biológica. Foi então que em 1909 o geneticista dinamarquês Wilhelm Johannsen
cunhou e conceituou o termo gene para se referir aos aspectos da herança biológica, o qual desde então vem se estruturando e se modificando até os dias de hoje. O termo gene é proposto juntamente com a teoria da herança genotípica em seu livro Elemente der exakten erblichkeitslehre (Elementos exatos da hereditariedade genética), publicado em 1909. Como aponta Mayr (1998), antes de 1909 não havia um termo aceito de modo geral para denominar o fator genético que correspondia a determinado caráter visível. É importante destacar que o termo gene é proposto com um valor instrumental, não estando associado à existência de uma partícula física material. Isso pode ser visto na citação a seguir:
[...] vou propor os termos "gene" e "genótipo" e mais alguns termos, como "fenótipo" e "biótipo", a serem utilizados na ciência da genética. O "gene" é uma palavra muito pouco aplicável, facilmente combinado com outros, e, portanto, pode ser útil como uma expressão para a "unidade de fatores", "elementos" ou "alelomorfos" nos gametas, utilizadas por modernos pesquisadores mendelianos. O "genótipo" é a soma de todos os "genes", em um gameta ou em um zigoto [...] Todas as características de organismos, distinguíveis por inspeção direta da aparência ou por descrição dos métodos de medição, poderão ser caracterizadas como "fenótipo" (JOHANNSEN, 1911, pp. 132-133).
Em 1911 com o estabelecimento da teoria cromossômica da herança pelo grupo de T. H. Morgan, prevaleceu uma compreensão sobre genes que Gericke e Hagberg (2007) denominam o „gene clássico‟, não mais entendido como um construto instrumental, mas como uma entidade real, uma partícula indivisível no cromossomo, no qual genes estariam organizados como as contas de um colar. No entanto, o conceito clássico de gene começa a se decompor logo após sua formulação, mediante a observação do fenômeno de recombinação intragênica em
Drosophila melanogaster, o que evidenciava que o “átomo” da genética não era
indivisível (SANTOS, EL-HANI, 2009; PORTIN, 2002).
Em 1944, Oswald Avery, Colin Mcleod e Maclyn Mccarry demonstraram a identificação do DNA como elemento constitutivo do gene: o responsável pela especificidade biológica. Nove anos depois, em 1953, James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins e Rosalind Franklin realizaram investigações que levaram a proposição de um modelo da estrutura físico-química em dupla hélice do DNA que oferecia, ao mesmo tempo, uma explicação para a estabilidade do gene e para o mecanismo de auto-duplicação do gene. Neste sentido, a associação da idéia de gene como unidade real e estrutural foi ainda mais corroborada pela descoberta do DNA como material genético da célula e pelo modelo de estrutura do DNA proposto (NASCIMENTO, 2003).
A descrição da molécula de DNA e os estudos que se seguiram a isso permitiram a formulação do conceito molecular clássico de gene, no qual se entende o gene tanto como unidade estrutural quanto como unidade funcional. Como unidade de estrutura, pois o gene é entendido como: “um segmento contínuo cuja seqüência de bases codificantes não sofre interrupções; discreto, por ser uma unidade individual que não se sobrepõe a outros genes; com começo e fim bem definidos; e localização constante” (SANTOS, EL-HANI, 2009). Como uma unidade funcional pelos genes serem capazes de “produzirem um único polipeptídeo ou um único RNA, que, por sua vez, teria uma função única” (SANTOS, EL-HANI, 2009). Santos, El-Hani (2009) ainda destacam que a inserção de um discurso informacional na biologia acabou configurando o gene como unidade de informação, carregando informações em suas seqüências de base, ou seja, um conceito informacional de gene, que é muitas vezes, sobreposto ao conceito molecular clássico.
O conceito molecular clássico ficou conhecido como “dogma central da biologia molecular”, no qual se afirma que a passagem da informação genética segue do DNA para o RNA (ácido ribonucléico) e daí para as proteínas. Nesse dogma estariam representadas as duas funções primordiais da molécula de DNA: 1) a auto-reprodução das informações genéticas; 2) a indução da síntese de proteínas que constituem a estrutura dos organismos (WAIZBOART, SOLHA, 2007).
Este conceito prevalece em muitos contextos até os dias de hoje, desempenhando um papel central na biologia desde o começo do século XX. Contudo, este conceito tem sido objeto de controvérsia crescente desde a sua formulação, devido a novos achados da ciência. Já em 1960, Charles Yanofsky, Sydney Brenner e colaboradores mostraram que o gene e seu produto polipeptídico eram estruturas colineares, com uma correlação direta entre a seqüência de pares de nucleotídeos no gene e a seqüência de aminoácidos no polipeptideo. No final da década de 1960 foram descobertos genes superpostos e genes dentro de outros genes. Em seguida, no final da década de 1970, as seqüências codificantes dos genes eucarióticos foram demonstradas como sendo interrompidas por seqüências de íntrons. Além disso, genes que codificam imunoglobulinas foram verificados estocados nos cromossomos da linhagem germinativa como curtos “segmentos de genes” que são montados em genes maduros, funcionais, durante o desenvolvimento (SNUSTAD; SIMMONS, 2001).
Diante de tamanha dimensão a definição de gene precisa ser mantida com certa flexibilidade para englobar todas as relações diferentes entre estrutura e função que ocorre em diferentes organismos. Assim, todas essas descobertas das últimas três décadas levou ao colapso a frágil superposição dos genes mendeliano e molecular clássico, tornando mais difícil entender genes como unidades. É essa interpretação de genes como entidades que não pode ser reconciliada com o conhecimento atual sobre a organização estrutural e funcional dos genomas (EL-HANI, 2005).
Apesar das dificuldades em definir gene, é importante a discussão sobre o conceito de gene ser realizada durante o Ensino de Biologia. Entretanto, os livros didáticos de Biologia enfatizam principalmente a visão da genética clássica, abordando o gene como uma unidade física do cromossomo, relacionada a uma função específica, como a síntese de uma proteína. Essa ênfase é realizada sem indicar as dificuldades dessa definição.
Segundo Joaquim et al. (2007) três definições principais são encontradas em livros didáticos de genética e biologia celular molecular de diferentes níveis de ensino: o conceito mendeliano de gene, o conceito molecular clássico de gene e a concepção informacional. O conceito mendeliano caracteriza um gene como “uma unidade física funcional de hereditariedade, a qual carrega informações de uma geração para outra”. O conceito molecular clássico caracteriza o gene como um segmento de DNA que codifica um produto funcional. Esta visão conduz a idéia de um gene como uma unidade contínua ou não interrompida no genoma, com começo e fim bem definidos, que codifica um produto que cumpre uma determinada função celular. A concepção informacional classifica genes como unidades informacionais.
Além destas três definições, Joaquim et al. (2007) identificam outros conceitos de gene, como: gene evolutivo, definido como sendo “qualquer trecho de DNA, começando e terminando em pontos arbitrariamente escolhidos no cromossomo”, que compete “[...] com trechos alelomorficos pela região cromossômica em questão”; gene molecular processual, o qual não caracteriza genes como pedaços de DNA apenas, mas da ênfase ao processo molecular subjacente a capacidade de expressar um produto particular; Gene P, gene como determinante de fenótipos ou diferenças fenotípicas, sem quaisquer requisitos quanto às seqüências moleculares específicas ou a biologia envolvida na produção do fenótipo. Gene D, gene como um recurso desenvolvimental que é indeterminado com relação ao fenótipo. Estes
diferentes conceitos demonstram que precisamos reavaliar nosso conceito do que é um gene, mesmo não existindo um conceito único de gene, é necessário explicitar em que contextos cada uma dessas definições é utilizada.
Assim o problema reside no fato de que os vários significados do termo gene e seus respectivos contextos de aplicação não se mostram suficientemente claros e bem demarcados, o que acaba por gerar uma grande ambigüidade e confusão semântica do termo. Como sugerido por Venville; Tregust (1998) apud Paiva; Martins (2004) “o processo de aprendizado, especialmente sobre gene, é uma evolução que envolve a assimilação conceitual onde um conceito prévio é reconciliado com novas concepções”.
Pensando que a discussão sobre genes é recente e da importância dessa ser realizada no Ensino de Biologia, é importante investigar a presença desse debate no Ensino. Dessa forma, esse trabalho se propõe a analisar as concepções de gene presentes em alunos do 3° ano do ensino médio de uma escola pública de Cascavel – PR, antes e após o desenvolvimento de um módulo didático sobre o conceito de gene mediante uma percepção sistêmica dos fenômenos e processos biológicos.
4. Metodologia
Durante o período de regência do estágio supervisionado em Biologia realizado com o 3° ano do ensino médio de uma escola pública de Cascavel – PR foi utilizado doze aulas de cinqüenta minutos para a aplicação de um módulo didático sobre o conceito de gene. Durante a aplicação deste módulo foram aplicados dois questionários, um inicial de doze questões dissertativas, com o objetivo de verificar as concepções prévias que os alunos possuem sobre questões relacionadas ao gene, e um questionário final com quatro questões dissertativas e uma de múltiplas escolhas, aplicado após todas as atividades terem sido trabalhadas para verificar se houve mudanças nas concepções dos alunos. No presente trabalho é analisado o desenvolvimento do módulo didático, as respostas de duas questões do questionário inicial (Q1 e Q2) e duas do questionário final (Q3 e Q4), apresentadas do Quadro 1, as quais foram expostas à análise de conteúdo, de acordo com os pressupostos teóricos de Bardin (1977), tal método baseia-se na junção de um grupo de técnicas de análises dos relatos, no qual são utilizados procedimentos sistemáticos sobre o
conteúdo das mensagens, como indicadores que possibilitam a verificação de informações referentes às condições de produção e recepção de tais mensagens. A análise das questões referentes ao conceito de gene seguiram um procedimento qualitativo mediante a elaboração de categorias de análise (Quadro 2) a partir de indicativos obtidos pela literatura científica. Os sujeitos da pesquisa foram identificados por letra A (alunos), seguida de numeração (A-01, A-02, A-03), preservando assim sua identidade.
Quadro 1: Questões referentes às concepções de gene apresentadas por alunos do ensino médio.
Questões do questionário inicial: Q1 - O que é gene?
Q2 - O que é fenótipo?
Questões do questionário final:
Q3 - Você concorda com a afirmação de que o núcleo das células tem todas as informações para formar as características dos seres vivos?
Q4 - Leia as alternativas a seguir e assinale a(s) que você concorda. Justificando sua resposta.
(a) Um gene é uma unidade hereditária transmitida da geração parental para a progênie;
(b) Um gene é uma seqüência de DNA que codifica um produto funcional, que pode ser um polipeptídio ou um RNA;
(c) Um gene é uma seqüência de DNA com uma estrutura característica; (d) Um gene é uma seqüência de DNA com uma função característica;
(e) Um gene é uma seqüência de DNA que contêm uma informação característica.
(f) Um gene é um processo que inclui seqüências de DNA e outros componentes, que participam na expressão de um produto polipeptídico ou um RNA particular; Justificativa:
Quadro 2: Categorias utilizadas para a análise dos conceitos de genes presentes em alunos do ensino médio.
Categoria Alternativas correspondentes na questão 4 Definição C1 Gene Mendeliano
A Gene como unidade de herança/
hereditariedade (não possui vínculo direto com uma estrutura física e/ou molecular).
C2 Gene Molecular Clássico
B Gene como uma sequência de DNA que codifica a produção de um polipeptídeo ou RNA (combina os aspectos: estrutural + funcional ou estrutural + funcional + informacional).
C3 Gene Estrutural
C Gene como estrutura que guarda ou
transmite informações, sem estabelecer correspondência com produtos funcionais. C4 Gene
Informacional
D e E Unidade de informação/código sem
destacar um vínculo estrutural. C5 Gene
Sistêmico
F Gene como processo que integra diversos elementos (moleculares, celulares, orgânicos e/ou ambientais), culminando com a produção de determinadas produtos e/ou características no organismo.
C6 Resposta incoerente
- Respostas não condizentes com o
assunto.
5. Desenvolvimento
O módulo didático foi composto por três unidades didáticas, desenvolvidas em doze aulas de cinqüenta minutos em uma turma de terceiro ano do ensino médio. Estas unidades incluíram a realização do questionário inicial, o desenvolvimento das aulas e o questionário final, conforme descrito no Quadro 3.
Quadro 3: Seqüência de unidades didáticas do módulo didático. Unidades
didáticas
Conteúdo Nº de aulas
1 Aplicação do questionário inicial. A
contextualização do gene, DNA e cromossomo na célula eucariótica.
3
2 A história da hereditariedade e o conceito de gene nos diferentes períodos históricos.
3 3 O conceito de gene nos diferentes períodos
históricos, e a visão determinista do gene/DNA. Aplicação do questionário final.
6
5.1 Análise do questionário inicial
Para iniciar as atividades do módulo didático foi aplicado um questionário inicial com doze questões dissertativas para verificar as concepções que os alunos apresentam sobre os conceitos de cromossomo, DNA e gene. A análise relativa aos
conceitos de gene apresentados por estudantes do ensino médio teve por base duas questões dissertativas presentes no questionário inicial: “O que é gene?” e “O que é fenótipo?”
As respostas obtidas a partir da questão dissertativa “O que é gene?” Estão representadas no Quadro 4.
Quadro 4: Categorias referentes ao conceito de gene: C1– Gene Mendeliano; C2 – Gene Molecular clássico; C3 – Estrutural; C4 Informacional; C5 Sistêmico; C6
Resposta incoerente. C1 C2 C3 C4 C5 C6 Aluno s A30 A38 A39 A4 A5 A10 A11 A13 A14 A16 A17 A18 A20 A21 A22 A23 A28 A29 A33 A36 A37 A2 A3 A6 A7 A8 A9 A12 A15 A19 A24 A25 A31 A32 A35 A27 - A26 A34
Na análise referente à questão “O que é gene?”, observa-se maior freqüência de respostas que se assemelham ao conceito molecular clássico de gene em relação às demais categorias. Dezoito alunos elaboraram respostas condizentes com o conceito molecular clássico. A condição para a inclusão das respostas dos alunos nessa categoria (2) foi a identificação do gene como unidade estrutural e funcional, somando-se, muitas vezes ao caráter informacional do mesmo. Alguns exemplos de respostas colocadas nessa categoria estão apresentadas a seguir:
A4: Segmento da molécula de DNA capaz de codificar a síntese de uma determinada proteína.
A5: O gene é definido como a porção da molécula de DNA capaz de mudar a síntese de uma determinada proteína;
A17: Ele é definido como a porção da molécula de DNA capaz de codificar a síntese de uma determinada proteína. Ele possui um numero específico de bases nitrogenadas e distribui numa seqüência especifica.
Waizbort; Solha (2007) indicam que mesmo o conceito molecular clássico sendo procedente de pesquisas realizadas na década de 1960 e tendo sido desafiado por muitos estudos da biologia molecular, essa definição continua a mais utilizada em livros modernos de biologia celular e molecular. Estes livros interferem diretamente na visão dos alunos, visto que são o material de apoio utilizados por eles. Nesse sentido, os dados encontrados na pesquisa aqui apresentada são corroborados pelo estudo feito sobre o conceito de gene com 112 estudantes de graduação em biologia de duas universidades brasileiras, realizado por Joaquim et
al. (2007), o qual encontrou que o conceito molecular clássico prevaleceu nas
respostas dos estudantes. Portanto, existem indicativos que tanto entre alunos do ensino médio quanto entre estudantes de cursos de Biologia o conceito molecular clássico de gene ainda é o mais presente. Assim como existem estudos com professores/pesquisadores como o de Stotz et al. (2004) com cientistas australianos, no qual as respostas indicam que o conceito de gene molecular clássico continua a agir como um importante ponto de partida para biólogos em conceituar o gene.
Outro conceito que esteve presente nas respostas de quinze alunos foi de gene estrutural (Categoria 3), o qual enfatiza o gene apenas como estrutura física (DNA, cromossomo, etc.). Algumas das respostas que configuraram essa categoria foram:
A2: É uma parte do DNA.
A3: É considerada uma estrutura individual que ocupa um lugar no cromossomo.
A9: A menor unidade de DNA.
A19: Gene é estrutura quimicamente constituído de DNA, encontrada no cromossomo.
No que se refere às respostas dos alunos para a categoria 3, todas evidenciam o gene como determinada unidade localizada em um ponto específico, sem considerar o processo de interação celular, orgânica e ambiental que interfere na expressão gênica. Segundo El–Hani (2007), inicialmente o gene molecular tinha uma estrutura bem definida, com começo e fim facilmente determináveis, porém, os problemas do conceito de gene como unidade estrutural tiveram início quando Jacob e Monod, em 1961, propuseram o modelo operon. Este se refere a um conjunto
interligado de elementos regulatórios e genes estruturais cuja expressão é coordenada pelo produto de um gene regulador situado em outra parte do genoma. Assim, não estava claro no modelo do operon como identificar as unidades envolvidas: se a unidade consistia no conjunto de genes estruturais e regulatórios que atuavam em conjunto, ou se cada gene deveria ser tratado individualmente, como uma unidade. Problemas como estes desafiaram a idéia de gene como unidade estrutural.
Apenas uma resposta configurou o conceito de gene informacional (Categoria 4) o qual considera o gene como uma unidade de informação/código sem destacar um vínculo estrutural, a qual pode ser observada a seguir:
A27: Uma característica derivada de algum indivíduo onde traz uma seqüência de dados do próprio.
O conceito de gene mendeliano (Categoria 1) o qual trata o gene como uma unidade de herança/hereditariedade, sem vínculo direto com uma estrutura física ou molecular, uma vez que, este conceito antes de ser associado a estruturas físicas como o cromossomo, teve um caráter instrumental para a realização de cálculos relativos às características fenotípicas apresentadas, foi encontrado em três respostas iguais:
A30; A38; A39: Uma característica vinda de algum indivíduo.
Destaca-se que o conceito de gene passou de um caráter instrumental para um concreto no período entre o início do século XX até a formulação do conceito molecular clássico. No entanto, a crise do conceito de gene que se seguiu a essa formulação, fez com que fosse repensado o caráter concreto do gene (como uma estrutura que tem identificação exata no DNA e função específica).
Percebe-se que as ideias que tangenciaram o gene como unidade de estrutura, função e/ou informação (categorias 2, 3 e 4) foram apontadas por 33 dos 39 sujeitos investigados. Isso identifica que mesmo com os desafios colocados pelas novas pesquisas na área de genética em reconhecer o gene como unidade, esta é ainda a definição de maior freqüência pelos alunos do ensino médio que responderam ao questionário. Os dados indicam também que ao conceituar gene, na maioria das vezes, não se leva em consideração a complexidade dos processos interativos que ocorrem entre gene, organismo e ambiente, ou seja, o gene não é comumente conceituado a partir de uma abordagem sistêmica e contextual.
A falta de relacionar o gene em uma abordagem sistêmica foi ainda intensificada nas respostas da questão dissertativa “O que é fenótipo?” onde todos os alunos consideraram em suas respostas apenas a expressão do genótipo sem a interferência do ambiente, o que pode ser observado nas falas a seguir:
A1: São os genes que determinam a aparência das características hereditárias.
A3: É a expressão da constituição hereditária de um organismo.
A5: São as características que se manifestam em um indivíduo, sejam elas de ordem morfológica ou fisiológica.
A9: É a parte visível do genótipo, ou seja, a característica física da espécie. A13: É a manifestação do genótipo do indivíduo.
As respostas a questão sobre o fenótipo confirmam a visão determinista dos alunos, de que o gene determina as características dos indivíduos, representa ainda a prevalência do “tradicional” conceito molecular clássico, de estrutura e função, no qual o gene é uma sequência de DNA que codifica um determinado produto final, como expressado também pela maioria dos alunos na questão “O que é gene?”.
Como constatado nas respostas dos alunos ao questionário inicial a prevalência da visão determinista e do conceito molecular clássico de gene, buscou-se trabalhar no módulo didático a contextualização histórica do conceito de gene em uma perspectiva sistêmica e apresentar a presença de diferentes definições de gene.
5.2 O desenvolvimento do módulo didático
Inicialmente foi trabalhada no módulo didático uma problematização sobre o conteúdo de herança biológica baseada na pergunta “o que é genética?” Enfocando que quando se estuda genética não se pode deixar de pensar na incrível diversidade de vida que se observa na natureza, intrigando os alunos com as seguintes perguntas: “Como se originou essa diversidade?”; “Se pensarmos em nós, como nos originamos?”; “Como se forma o nosso corpo?”; “Como será que uma célula é capaz de se modificar em tantas estruturas?” Estas perguntas acabaram deixando os alunos pensativos, e apenas um ou outro arriscou algumas respostas meio confusas ainda, como por exemplo, “divisão celular”; “mitose”, “tem diferentes tipos de células”, percebendo a dificuldade dos alunos, foi importante relembrar um pouco do
desenvolvimento humano. Assim é importante relembrar o conteúdo do 1° ano sobre citologia – estudo da célula, para isso foi utilizado o mapa da célula animal onde os alunos puderam visualizar e relembrar sua estrutura e organelas. Após relembrar um pouco as organelas no citoplasma, focamos a atenção dos alunos no núcleo, fazendo a seguinte questão: “O que tem no núcleo?” Poucos alunos expuseram suas idéias, assim explicamos as partes e os componentes com suas respectivas funções. Para expor uma relação entre o DNA, genes e cromossomos, indagaram-se as seguintes questões: Então, onde se encontra o DNA? Conseqüentemente os alunos responderam no núcleo, então perguntamos: Solto no núcleo ou concentrado em alguma estrutura? E alguns alunos responderam que estava nos cromossomos. E o que é cromossomo? Para esta explicação desenhamos e descrevemos no quadro que um cromossomo é uma longa seqüência de DNA agregada a proteínas estruturais, as histonas. Nesta ocasião foi apresentado na TV pendrive uma imagem com cromossomos durante a metáfase, para os alunos visualizarem a estrutura. Para encerrar a aula, foi passado um filme na TV pendrive que aborda a relação entre DNA, genes e cromossomos, onde os alunos conseguiram relacionar os conceitos.
A história da herança genética e a descoberta do material hereditário, foi trabalhada com uma apresentação em slides na TV pendrive, com um resumo da história da hereditariedade e com algumas imagens. Com esta apresentação, os alunos foram indagados sobre como ocorre a herança biológica. Explicando que a busca por uma explicação para a herança biológica já vem de muito tempo atrás. Como exemplo, foram explicadas as principais teorias antes de Cristo dos filósofos: Hipócrates e Aristóteles, citando ainda a teoria dos atomistas e a teoria da pré-formação. Posteriormente foi apresentado a história e o trabalho de Mendel e as contribuições de Hugo de Vries, Weismamn, Johannsen, Thomas Morgan, e para finalizar apresentamos os experimentos decisivos na compreensão do DNA como material genético, o experimento de Griffith com Pneumococcus em 1928, de Avery, Mc Clead e Mc Carty em 1944 e de Hershey e Chase em 1952, finalizando com a imagem e o modelo da estrutura da dupla hélice do DNA publicada em 1953, por Watson e Crick, com o auxilio de Maurice Wilkins, Rosalind Franklin e colaboradores.
A aula seguinte foi sobre a formulação do conceito de gene molecular clássico e suas inconsistências. Foi apresentado o conceito de gene molecular
clássico no qual se entende o gene tanto como unidade estrutural quanto como unidade funcional. Para finalizar, apresentamos algumas inconsistências que este conceito molecular clássico apresenta, como por exemplo, o splicing alternativo. Após apresentar alguns problemas no conceito molecular clássico foram apresentadas outras definições de gene, tais como: Gene Mendeliano, Gene estrutural, Gene funcional, Gene informacional e Gene molecular processual.
Após descrever as definições de gene, os alunos fizeram uma atividade em grupo com reportagens de revistas sobre o tema (DNA e genes), para os alunos lerem, responderem questões relacionadas à reportagem e apresentarem para os colegas discutindo as questões. A partir destas reportagens, foi evidenciado que a mídia, muitas vezes, promove certo determinismo genético, explicando que o determinismo genético é o discurso, crença, que dita que todas as características são determinadas geneticamente. Assim finalizamos a aula com uma apresentação em slide sobre determinismo genético e com o questionário final.
5.3 Análise do questionário final
Para finalizar o módulo didático aplicamos um questionário final, para verificar se houve uma construção do conceito sistêmico de gene, do qual foram analisadas duas questões (Q3 e Q4). A análise da questão Q4 sobre o conceito de gene esta exposta no Quadro 5.
Percebe-se pelas respostas dos alunos que apesar dos mesmos entrarem em contato com uma diversidade de conceitos de gene e de ter sido apresentado durante o módulo os desafios colocados ao conceito molecular clássico, os alunos ainda apresentam com maior freqüência a idéia do gene como unidade de estrutura e função característica do conceito molecular clássico, expondo assim que este conceito está arraigado no ensino de genética.
Quadro 5: Categorias referentes ao conceito de gene: C1– Gene Mendeliano; C2 – Gene Molecular clássico; C3 – Estrutural; C4 Informacional; C5 Sistêmico; C6
Resposta incoerente.
Alu n o s A2 A3 A4 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A25 A26 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A36 A37 A38 A3 A4 A6 A7 A8 A10 A12 A13 A14 A15 A16 A17 A19 A20 A21 A22 A23 A26 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A36 A37 A38 A22 A37 A2 A3 A4 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A15 A16 A19 A20 A21 A22 A23 A26 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A36 A37 A38 -
Porém na análise da questão “Você concorda com a afirmação de que o núcleo das células tem todas as informações para formar as características dos seres vivos?” percebe-se nas respostas dos alunos uma visão mais sistêmica dos processos biológicos, considerando fatores externos ao genótipo na constituição das características, o que não esteve presente nas respostas ao questionário inicial. A maioria dos alunos incluiu em suas respostas a influência do ambiente e de diversos fatores para formar as complexas características dos organismos, o que pode ser observado nos exemplos das respostas a seguir:
A2: Não, pois é preciso de mais fatores para formar as características de um ser vivo.
A4: Não. O DNA não daria conta de formar tudo individualmente, pois o nosso corpo é muito complexo.
A7: Não, pois apesar de conter genes que tem tendência a certas dessas características não depende somente do núcleo celular, existem vários fatores influenciadores que determinam nossas características.
A10: Acredito que as características são fornecidas por vários fatores, a influência vem desde o DNA como até o ambiente, onde vivemos influência nisso.
Sendo assim, apesar da maior freqüência do conceito molecular clássico nas respostas dos alunos, estes conseguiram construir uma visão mais sistêmica dos processos biológicos. Desta forma, apesar de reconhecer que trabalhar os processos biológicos de forma integrada no ensino de biologia apresenta-se como um grande desafio, o módulo didático em uma perspectiva histórica e epistemológica contribuiu para integrar uma percepção mais sistêmica dos processos biológicos na visão dos alunos, representando ser um bom método para trabalhar a compreensão de conceitos biológicos.
6. Considerações finais
A análise dos resultados apresentados nesta pesquisa mostra a dificuldade que os alunos do ensino médio possuem em integrar os conceitos biológicos nos complexos processos biológicos, representando a maior presença de uma visão determinista genética. Verifica-se nas respostas dos alunos ao questionário tanto inicial quanto final a prevalência do conceito molecular clássico e uma grande dificuldade de construir uma visão sistêmica, porém nas respostas ao questionário final os estudantes passam a incluir em suas respostas, mais de um conceito, havendo assim uma sobreposição de conceitos. Pode-se perceber ainda, que os alunos possuem uma visão mais sistêmica dos processos biológicos, quando estes, consideram fatores externos, como o ambiente influenciando na formação das características dos organismos.
O módulo didático trabalhado atraiu o interesse dos jovens e propiciou uma contextualização histórica, mostrando como se dá a construção de conceitos científicos e desmistificando a idéia da ciência como sendo linear. Foram discutidos também, temas que são novidade constante na mídia, estes parecem atrair o interesse dos jovens. A divulgação dos avanços da Ciência é necessária e deve preparar o cidadão para assimilar informações de qualidade, que aprimorem seu juízo crítico e, consequentemente, dão solidez a uma sociedade verdadeiramente democrática. Por isso, Paiva; Martins (2004) afirmam a importância de que os professores de Biologia desenvolvam estratégias de ensino que identifiquem as
idéias alternativas dos estudantes sobre estes conceitos, para que eles possam reformulá-los impedindo que concepções alternativas persistam.
Os resultados aqui apresentados enfatizam a necessidade de mudanças no processo ensino-aprendizagem de conceitos genéticos. Mudanças estas que passam pela capacitação dos docentes, adequação dos livros didáticos e introdução de novas formas de linguagem. É necessária a busca de novas estratégias que possam contribuir na elaboração e conceitualização da Ciência do DNA. A apropriação de conceitos como DNA e gene são fundamentais para o entendimento e a compreensão das recentes descobertas científicas, principalmente nas áreas da Biologia Molecular e Genética, muitas vezes polêmicas. Sem este entendimento fica difícil tomar posição sobre questões culturais, sociais e éticas que envolvem a aplicação das tecnologias relacionadas ao DNA.
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