IBSE e mitosi – Explore

La storia di Henrietta Lacks ha avuto sicuramente un impatto emozionale molto grande sui ragazzi. Dopo la lettura del racconto su Henrietta, tratto dal libro di Rebecca Skloot, La vita immortale di Henrietta Lacks, Adelphi,  ho posto alcune domande ai ragazzi che abbiamo discusso insieme.

Perché le cellule si dividono?

Le cellule procariotiche ed eucariotiche si dividono allo stesso modo?

Perché le cellule cancerose sono in grado di dividersi incessantemente?

Secondo voi è giusto coltivare cellule in laboratorio? Quali vantaggi e svantaggi ci sono?

Ora siamo pronti per cominciare ad esplorare la divisione cellulare (fase di Explore).

Le attività che voglio fare sono due: una in classe, “su carta”, e l’altra in laboratorio. Naturalmente, entrambe le attività saranno effettuate PRIMA della fase di spiegazione e i ragazzi lavoreranno quindi  utilizzando solo il ragionamento e le loro conoscenze pregresse.

Quale fare per prima?

Certo, la più coinvolgente sarà sicuramente quella che faremo in laboratorio, ossia l’osservazione della mitosi negli apici radicali di cipolla, ma i ragazzi hanno ancora poca manualità e potrebbe anche capitare che l’allestimento del vetrino porti via molto più tempo del necessario, riducendo di fatto il tempo per l’osservazione e la riflessione. Preferisco, quindi, arrivare alla fase “manuale” in laboratorio dopo aver già riflettuto su quanto poi osserveranno al microscopio.

Decido, quindi, di cominciare a preparare il terreno modificando un pochino un’attività tratta da un lavoro di Danieley (1990) “Exploring mitosis through the learning cycle” che prevede di chiedere ai ragazzi di osservare 15 disegni che rappresentano delle cellule in divisione mitotica e cercare di mettere in sequenza temporale le immagini senza sapere di che si tratta.

Ho già fatto questa attività l’anno scorso, ma questa volta voglio darle un contesto in modo riuscire a far immergere maggiormente i ragazzi nei processi che portano alla produzione di nuova conoscenza scientifica, in altre parole a simulare il lavoro di uno scienziato.

Quello che voglio è che provino a immedesimarsi nei ricercatori che per primi cominciarono ad osservare le cellule vegetali in divisione.

A partire dalla fine dell’Ottocento, le osservazioni al microscopio delle cellule portarono all’identificazione delle strutture interne del nucleo e, in particolare, dei cromosomi. Lo zoologo tedesco Otto Bütschli è stato uno dei primi ricercatori ad elaborare un modello della genesi dei nuclei durante la duplicazione cellulare.

Fu però l’anatomista tedesco Walther Flemming che  descrisse per primo le strutture fibrillari del fuso, fornendo una rappresentazione quasi del tutto corretta dei processi della divisione cellulare, che pubblicò nel trattato Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung (Materia cellulare, nucleo e divisione cellulare, 1881).

Walther_flemming_2

Il suo libro fu pubblicato nel 1881 e questo libro segnò un momento davvero importante per la storia della biologia perché Flemming descrisse la divisione cellulare in grande dettaglio grazie ad un nuovo e più potente microscopio e a nuove tecniche di colorazione. Grazie a queste innovazioni, Flemming fu in grado di identificare le strutture che successivamente, nel 1888, Wilhelm Waldeyer (1836-1921) avrebbe chiamato cromosomi .

Le osservazioni microscopiche mostrarono che durante la divisione cellulare la cellula subisce una serie di cambiamenti dinamici e si dividono in due parti identiche, le cellule figlie. Flemming chiamò questo processo mitosi ( dal greco μίτος Mitos “ordito”) e nel suo libro si possono vedere i i disegni delle fasi della divisione delle cellule della coda in crescita dei girini.

Drawing of mitosis by Walther Flemming

La separazione dei cromosomi e lo spostamento verso i rispettivi poli delle parti che si formano durante la duplicazione cellulare fu una scoperta importante che permise di cominciare a comprendere meglio anche come una singola cellula possa trasformarsi in un organismo complesso costituito da molte cellule che interagiscono tra loro.

Quali sono gli eventi in sequenza della mitosi?

Distribuisco quindi una scheda con disegnate 15 cellule in differenti fasi della mitosi.

MitosisSequencing

I disegni che vedete sono quelli che fece Flemming durante le osservazioni delle cellule in duplicazione della coda di girino di rana. Secondo voi qual è la sequenza degli eventi che portano da una cellula originaria ad ottenerne due identiche?

Avete 5 minuti per mettere in sequenza le cellule scrivendo sotto ciascuna un numero da 1 a 15 con la matita (in modo da poter eventualmente modificare successivamente la numerazione). Una volta fatta questa riflessione a livello individuale, vi riunirete in gruppi di quattro e avrete quindici minuti per discutere le ragioni delle vostre scelte ed arrivare ad una sequenza condivisa.

È bene rassicurare fin da subito i ragazzi sul fatto che non importa se conoscono o meno ciò che rappresenta ciascun disegno. Il loro compito consiste semplicemente nell’usare la logica e il ragionamento per mettere in sequenza le cellule semplicemente sulla base di quanto osservano nei disegni, esattamente come fecero Flemming e gli scienziati del suo tempo.

La fase individuale di riflessione è molto importante. All’inizio i ragazzi si troveranno naturalmente un po’ in difficoltà, ma per cominciare a costruire la propria comprensione è necessario costringerli a sforzarsi di riflettere da soli almeno per un po’. Se lavorassero in gruppo fin dall’inizio, i ragazzi più fragili o più timidi si lascerebbero condurre passivamente da quelli più bravi o più decisi senza riuscire a innescare il proprio percorso di apprendimento.

Durante la discussione finale, a livello di classe, ho cominciato chiedendo a ciascun gruppo di indicare quale sia il primo disegno della sequenza e di spiegare le ragioni della scelta e abbiamo proseguito così fino ad arrivare ad una sequenza condivisa da tutta la classe.

La prima volta che ho fatto questa attività (l’anno scorso) ero molto preoccupata perché non sapevo come avrebbero reagito i ragazzi e temevo che si sarebbero trovati in grande difficoltà, visto che non avevo ancora spiegato nulla sull’argomento. Come al solito però, i ragazzi mi hanno confermato quanto sono in gamba, non solo finendo velocemente sia a livello individuale che di gruppo, ma arrivando quasi tutti alla sequenza corretta basandosi solo sull’osservazione dei disegni e sul ragionamento.

La prossima lezione, prima di cominciare a spiegare cosa succede alla cellula nelle varie fasi della divisione cellulare e di introdurre il lessico specifico delle strutture che si formano e delle varie fasi della mitosi, i ragazzi prepareranno dei vetrini con gli apici radicali delle cipolle che abbiamo messo a germogliare nell’acqua dieci giorni fa. Non vedo l’ora di vedere le loro facce quando vedranno per la prima volta al microscopio i cromosomi e nei vetrini preparati con le loro mani! Ogni volta è una vera gioia! 🙂

Per saperne di più:

– Chip Asbury e Linda Wordeman, A Short History of Mitosis: the Early Days

 

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