Recrea los experimentos de Darwin en tu patio trasero

El biólogo James T. Costa recreó algunos de los experimentos de Darwin que condujeron a su teoría de la evolución. Ahora, puedes probarlos en la comodidad de tu patio trasero.

El siguiente es un extracto de Darwin's Backyard de James T. Costa.

Los experimentos de "salazón de semillas" de Darwin tenían como objetivo determinar, primero, cuánto tiempo las semillas podrían retener su vitalidad después de la exposición al agua salada y, segundo, cuánto tiempo pueden flotar en lugar de hundirse en agua salada. Realizó varias versiones de este experimento utilizando semillas de muchas especies, incluidas hortalizas, malezas comunes y plantas tropicales.

A. Materiales

Agua salada: prepara de 1 a 10 galones (3,8 a 38 litros) de agua salada, según la escala de tu experimento. Estamos interesados ​​en aproximarnos al agua de mar. Al igual que Darwin, puede hacer fácilmente agua de mar artificial con preparaciones de sal y minerales disponibles en el mercado. Puede comprar su mezcla de sal en cualquiera de los numerosos minoristas en línea de suministros para acuarios (Instant Ocean® y Natural Sea Aquarium Salt Mix de Oceanic Systems, Inc. son marcas menos costosas), o en una tienda de mascotas o tienda local de suministros para acuarios. O haz la tuya propia con esta receta:

En cada 3 galones (11,4 litros) de agua dulce, disuelva:

Mezclas químicas y minerales como estas le dan al agua dulce todas las cualidades del agua de mar, haciéndola apta para la vida marina. Si estuviera instalando un acuario de agua salada para albergar peces, tendríamos que prestar atención a la salinidad y la calidad del agua dulce utilizada. Como simplemente estamos flotando semillas en nuestra agua salada, no hay necesidad de preocuparse por eso. Por cierto, incluso si vives cerca del océano, es preferible usar agua salada artificial, ya que el agua del océano está llena de algas y otros microorganismos que morirán y se descompondrán, ensuciando el agua.

B. Otros materiales

El patio trasero de Darwin: cómo los pequeños experimentos llevaron a una gran teoría

2. Registrar diariamente el estado de las semillas, registrando para cada embarcación el número de semillas que aún flotan y el número que se han hundido. Esto se puede continuar indefinidamente, como lo hizo Darwin al quitar las semillas a intervalos para ver cuánto tiempo permanecerían viables después de una exposición prolongada al agua salada, pero será más práctico para la mayoría de las personas realizar el experimento durante un período de tiempo determinado: 1, 2, o 3 semanas, o lo que prefieras. Grupos más grandes con réplicas de cada especie de semilla podrían cosechar una réplica por especie después de, digamos, 1 semana de exposición, una segunda réplica después de 2 semanas, etc. Alternativamente, todas las réplicas pueden flotar durante el mismo período de tiempo para obtener información descriptiva. estadísticas sobre el rendimiento de las semillas entre las réplicas.

3. Al finalizar el lapso de tiempo determinado para el experimento, registre el número de semillas flotantes versus hundidas para cada especie. Primero recupere las semillas flotantes de cada recipiente con la cuchara, teniendo cuidado de no hundir ninguna semilla. Luego recupere las semillas hundidas, asegurándose de mantener cada especie separada y las semillas aún flotantes y hundidas de cada especie separadas. Enjuague las semillas en agua dulce y plante las semillas usando uno de los dos métodos siguientes:

Método de toallas de papel. Use platos separados para los flotadores y los hundidores de cada especie. Coloque una toalla de papel en el fondo del plato, sature con agua y coloque las semillas. Sature la segunda toalla de papel y colóquela sobre la pieza inferior, cubriendo las semillas. Coloque la tapa en el plato para sellar la humedad. Asegúrese de que todos los platos estén etiquetados (especie, flotante versus hundido, fecha).

Método del suelo. Plante cuidadosamente cada juego en unidades adyacentes del piso de germinación. (Si el piso no tiene unidades de plantación individuales, use una cuerda para formar una rejilla en el piso). Plante semillas flotantes y hundidas de cada especie por separado. Repita según sea necesario, riegue y cubra los pisos o tazas con una envoltura de plástico.

4. Cuando todas las semillas estén plantadas, exponga los platos, los pisos de germinación o las tazas a la luz solar indirecta (no a la luz solar directa) oa una lámpara de crecimiento. Supervise diariamente y registre el número de semillas de cada categoría (especies, flotantes versus hundidas, etc.) que germinan.

Registrar, para cada especie y cada tiempo de exposición al agua salada (1 semana, 2 semanas, etc.):

(a) Número y porcentaje de semillas flotantes germinadas versus no germinadas (b) Número y porcentaje de semillas hundidas germinadas versus no germinadas

5. Al final de este experimento, tabule los datos, anotando el porcentaje de semillas que se hunden y permanecen a flote durante el período experimental, y el porcentaje de cada categoría que germina. Los resultados pueden relacionarse con el acertijo original de Darwin: ¿Cómo colonizan las especies islas remotas? Se pueden extraer dos conjuntos de conclusiones de nuestro experimento inspirado en Darwin, en relación con la flotación y la viabilidad en agua salada. Primero, las semillas de algunas especies permanecen a flote durante un período prolongado. ¿Cuál fue la duración de su experimento y hasta dónde podrían ser transportados por las corrientes en ese tiempo? En una carta a Hooker, Darwin señaló que "muchas corrientes marinas van a una milla por hora: incluso en una semana pueden ser transportadas 168 millas: se dice que la corriente del Golfo va 50 y 60 millas por día". De hecho, esto es probablemente una subestimación para algunas corrientes: con una velocidad superficial máxima estimada de 5,6 mph, ¡la Corriente del Golfo podría transportar semillas flotantes a más de 130 millas por día! Pruebe su mano en el cálculo de esto.

6. Las semillas hundidas pueden parecer menos informativas para los propósitos de Darwin. Sin embargo, también brindan información, al mostrar hasta qué punto las semillas pueden permanecer viables después de la exposición al agua salada, ya sea flotando o hundiéndose. ¿Qué proporción de sus semillas hundidas germinó en comparación con las flotantes?

Impresionado por la aparición de caracoles de agua dulce en muchas islas remotas, Darwin consideró el transporte por mar y por aire: flotando o en balsas, o transportado por aire por aves. Los experimentos demostraron que los caracoles de agua dulce no podían sobrevivir mucho tiempo en agua salada, por lo que decidió que, en su lugar, se los llevaría. ¿Pueden las aves acuáticas llevar caracoles acuáticos? Los caracoles u otras criaturas pueden subirse a las patas de los patos y los gansos, especialmente cuando los patos duermen, con las patas colgando en el agua. Para probar esto, Darwin recurrió a su "snailery", un acuario con caracoles de agua dulce de todas las edades, en el que colgaba patas de pato secas. Pronto descubrió que varios caracoles jóvenes subieron a bordo. ¿Cuánto tiempo podrían aguantar? Como escribió más tarde en el Origen: "Estos moluscos recién eclosionados, aunque de naturaleza acuática, sobrevivieron en las patas de los patos, en el aire húmedo, de doce a veinte horas; y en este período de tiempo, un pato o una garza podrían volar por lo menos seiscientas o setecientas millas, y seguramente aterrizaría en un estanque o riachuelo, si el viento lo llevara a través del mar a una isla oceánica o a cualquier otro punto distante". Aquí hay un experimento de patas de pato que enorgullecería a Darwin. Veremos cuánta vida acuática puede colonizar las patas de pato modelo que construimos.

A. Materiales

[Conoce al paleobiólogo que inspiró la ciencia en "Jurassic Park".]

B Procedimiento

Haciendo tu modelo de pata de pato:

1. Usando el boceto que se muestra aquí como plantilla o uno que haya hecho usted mismo, trace el contorno de la pata de pato en la tela u otros materiales utilizados para simular la parte palmeada de la pata de un pato.

2. Con el cuchillo o el clavo, perfore con cuidado un agujero lo suficientemente grande para insertar la espiga en los lados opuestos de la pelota de ping-pong. Inserte la espiga a través de la bola, con aproximadamente 1 pulgada (2 cm) sobresaliendo en un extremo de la bola ("parte superior").

3. Asegure la espiga en la bola y selle contra fugas de agua aplicando un poco de silicona o cemento de goma alrededor de la espiga donde hace contacto con la bola. Si usa un corcho, perfore un agujero en un extremo de aproximadamente 0,6 cm (1⁄4 pulg.) de profundidad e inserte firmemente un extremo de la espiga.

4. Utilice una chincheta para fijar la "pata" de pato a la base del extremo más largo de la clavija ("pata"). (Nota: se pueden hacer varios modelos, cada uno con un material diferente para el pie; luego se puede comparar la eficacia de los diferentes materiales para adherirse a los organismos).

5. El objetivo es hacer flotar el pie de pato modelo en el agua, con la pierna y el pie colgando hacia abajo en la columna de agua. Dado que la pata del pasador en sí es flotante, probablemente será necesario sujetar un pequeño peso de pesca al eje de la tachuela de la alfombra que sujeta el pie. Pruebe colocando su modelo de pata de pato en agua (acuario o fregadero lleno) lo suficientemente profunda como para permitir que la pata se balancee hacia arriba, con el pie hacia abajo. Coloque pesos de aparejo adicionales según sea necesario en la base para que el modelo flote en posición vertical, pero tenga cuidado de no agregar tanto peso que el modelo se hunda por completo. Cuando tenga el peso en equilibrio, ¡su pie de pato estará listo para desplegarse! Se puede unir una línea de pesca o una cuerda ligera a la parte superior del modelo con una chincheta.

[La evolución ocurre más rápido de lo que piensas.]

Desplegando el modelo:

2. Permita que su modelo de patas de pato flote en el estanque durante al menos 2 o 3 días (la duración es ilimitada). Cuando recupere su modelo, tenga una bandeja o bolsa sellable lista para recibir el modelo inmediatamente después de sacarlo del agua. No recolecte agua adicional, simplemente retire el pie del agua directamente en la bandeja o bolsa. En casa, enjuague cuidadosamente el "pie" palmeado sobre la sartén con una botella con atomizador llena de agua fresca.

3. Use una lupa o un microscopio de disección para inspeccionar el pie en busca de evidencia de vida vegetal o animal. De manera similar, las muestras del agua de la bandeja se pueden transferir con una pipeta o una jeringa a una placa de Petri u objeto similar para observarlas bajo el microscopio de disección. Puede ser difícil distinguir algunos organismos pequeños como protistas y algas de los desechos, pero una observación cuidadosa revelará su estructura y mostrará protozoos moviéndose continuamente. Los organismos más grandes (larvas de insectos, caracoles diminutos, etc.) deberían ser evidentes. Registre los organismos observados e intente contar o estimar su número.

4. Este experimento tiene un tiempo de ejecución flexible, de días a semanas o más. Con varias copias, los modelos se pueden recuperar y analizar unos pocos a la vez, digamos, en intervalos de 1 semana en el transcurso de 1 a 3 meses. El número y la diversidad de organismos que se adhieren a las patas se pueden tabular para "patos" individuales y para el grupo en su conjunto. Aquellos que implementan múltiples patas de pato pueden graficar los resultados a lo largo del tiempo y/o graficar el rendimiento de diferentes materiales de patas. ¿Algunos materiales hacen un mejor trabajo para atraer colonos? ¿Varía el tipo o la abundancia de organismos entre los materiales, siendo diferentes materiales más ricos en diferentes grupos?

Del libro Darwin's Backyard de James T. Costa. © 2017 por James T. Costa. Usado con permiso del editor, WW Norton & Company, Inc. Todos los derechos reservados.

James Costa es el autor de "Darwin's Backyard: How Small Experiments Led to a Big Theory" (WW Norton & Company, 2017). También es el director de la Estación Biológica Highlands y profesor de biología en la Universidad de Western Carolina. Tiene su sede en Cullowhee, Carolina del Norte.