ROTEIRO DO
ALUNO
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA – BIOLOGIA
Professor:
Data:
Duração:
Matéria: Biologia
Tema: Genética, Ecologia, Evolução! Os tentilhões de Darwin
Nome:
Turma:
Charles Robert Darwin (1809-1882), ou simplesmente Darwin, foi um naturalista britânico
que escreveu uma das obras mais importantes da biologia: “A Origem das Espécies”. Darwin viajou
a bordo do navio Beagle por, aproximadamente, cinco anos, o que resultou em grande avanço
científico não somente para a Biologia, mas em outras áreas como a Geografia e a Antropologia.
Essa longa viagem permitiu a Darwin a visita a diversos locais do planeta, passando por todos os
continentes do globo terrestre, de onde obteve conhecimentos que enriqueceram os estudos da
época e, ainda hoje, são válidos e importantes.
Durante sua viagem, Darwin visitou o Arquipélago de Galápagos, um complexo de 13 ilhas
situadas no Oceano Pacífico a, aproximadamente, mil quilômetros a oeste da costa do Equador.
Darwin ficou surpreendido com algumas espécies de tartarugas e aves, sobretudo os tentilhões.
Baseando-se em anotações detalhadas da morfologia, hábitat e comportamento desses pássaros,
14 espécies de tentilhões, apesar de muito semelhantes, puderam ser distinguidas por seu
tamanho, cor e forma do bico, estando este último associado ao tipo de alimentação.
 Embora parecidos, os tentilhões possuem características que os diferenciam,
sendo bem visíveis as formas de bico. Sabemos que essas diferenças não surgiram
como consequência direta dos hábitos alimentares, já que, por exemplo, nós,
humanos, não desenvolvemos bicos pelo simples fato de comermos o mesmo
alimento desses pássaros. Então, o que causa essas diferenças entre os bicos de
tentilhões?
Apesar de detentor de um grande conhecimento, Darwin desconhecia algo muito importante,
intrínseco à vida dos seres vivos: a existência do DNA.
Cada molécula de DNA possui duas fitas formadas por partes menores chamadas
nucleotídeos. Esses nucleotídeos se pareiam especificamente, formando uma estrutura em duplahélice, isto é, com as duas fitas unidas se espiralando. Porções dessa cadeia que codificam
determinadas funções, ou seja, sequências de nucleotídeos específicas, são chamadas genes.
 Existe alguma correlação entre as sequências de DNA de organismos
“evolutivamente” próximos?
Podem surgir mudanças nas sequências dos genes de diferentes indivíduos por mutações
durante a divisão celular. Sequências ligeiramente diferentes, mas que continuam desempenhando
a mesma função geral, são chamadas de alelos gênicos. Assim, embora representem o mesmo
gene, como os alelos apresentam códigos um pouco diferentes, geram “produtos” (moléculas, como
as proteínas, ou processos) distintos, criando variação entre os indivíduos.
Ao conjunto de variações de um indivíduo, podemos dar o nome de genótipo, quando
falamos de seus diferentes alelos, ou de fenótipo, quando falamos de suas diferenças visíveis
(morfologia, cor, comportamento). Mas é a ocorrência de mutações em células germinativas,
formadoras de novos indivíduos, que permite a propagação de novos alelos, cujo conjunto de
variações pode gerar novas espécies.
 Mas há vantagem(ns) em existirem bicos tão distintos entre as espécies de
tentilhão?
É sobre isso que pensaremos a seguir...
OBJETIVO
Rever as bases estruturais da genética e compreender como se relacionam com o ambiente
e entre si, e se aplicam na natureza.
PROCEDIMENTOS
1- Forme um grupo em um polo distinto da sala. Quatro grupos devem ser formados, de modo que
cada um representará uma ilha do arquipélago de Galápagos.
2- Abra o envelope que seu grupo recebeu. Dentro de cada envelope, há diferentes sequências de
DNA que são similares às sequências afixadas no quadro. Além das sequências, há também duas
réplicas de árvores com seus respectivos frutos.
3- Separe as sequências que sejam iguais entre si e identifique a qual tentilhão elas pertencem.
Cada par de sequências equivale a um tentilhão. Troque quantas sequências você tiver pelo
número de tentilhões correspondentes (exemplo: se sua ilha possui duas sequências de DNA do
tentilhão da terra de bico médio, simbolizado pela cor azul, seu grupo receberá a réplica de dois
desses tentilhões).
4- Perceba que, assim como os bicos dos tentilhões, os frutos das árvores possuem formas
específicas (simplificadas para polígonos).
5- Note que cada fruto permite o encaixe do formato de bico de apenas uma espécie de tentilhão.
ANALISANDO E DISCUTINDO OS RESULTADOS
I- Complete a tabela abaixo, respondendo às questões que se seguem:
Ilha 1
Ilha 2
Ilha 3
Ilha 4
Nº por ilha
Nº de
tentilhões
Quantidade
Quantidade
Quantidade
Quantidade
Nº de
Nº de
Nº de
de frutos
de frutos
de frutos
de frutos
tentilhões
tentilhões
tentilhões
disponíveis
disponíveis
disponíveis
disponíveis
Cores
Azul
Laranja
Verde
Vermelho
(a) Sua ilha possui os quatro tipos de tentilhões (azul, laranja, verde, vermelho)? Quantos
representantes de cada espécie?
(b) Há alimento disponível para todas as diferentes espécies de tentilhões de sua ilha?
(c) Dentre os tentilhões de seu grupo, quantos conseguem comer os frutos disponíveis?
II- A partir da discussão da questão anterior e análise da tabela:
(a) É possível dizer qual o genótipo/fenótipo melhor adaptado aos recursos ambientais disponíveis
na sua ilha nesse momento? E nas ilhas como um todo?
(b) O ambiente está em constante mudança naturalmente; além disso, sofre influências humanas,
que podem ter significativas consequências. Imagine que um dos frutos (apenas um) encontrados
nas ilhas é muito apreciado pela população humana local e, por isso, tem grande valor comercial.
Com o aumento dessa população, a coleta desses frutos se intensifica para atender à demanda.
Como isso poderia influenciar a espécie que se alimenta desses frutos? Isso poderia afetar outras
espécies também?
(c) É possível estabelecer alguma relação entre o genótipo e o fenótipo dos indivíduos, as
condições ambientais e a sobrevivência de diferentes espécies?
III- Para ir mais além...
Observe a tabela preenchida com os dados de todas as ilhas e pense:
(a) Para os tentilhões que não conseguiram alimentos na ilha, existiria alguma outra possibilidade
para que eles obtivessem esse recurso? Que implicações genéticas você consegue imaginar a
partir disso?
(b) Caso um tentilhão não consiga se alimentar, o que acontece com ele? Se a espécie desse
tentilhão conseguisse cada vez menos recursos (alimento nesse caso), o que aconteceria com essa
espécie em longo prazo?
IV- Agora é com você!
Reflita sobre o que discutimos hoje e elabore um parágrafo para a proposta abaixo:
No cinema, é famoso o jargão “Luz, câmera, ação!”, que indica que todos os componentes
(objetos, figurino, fala dos personagens) e condições (cenário, enfoque da cena) devem estar
adequados para que os atores comecem a atuar. Faça uma comparação entre isso e o nome dessa
prática “Genética, ecologia, evolução!”, mostrando como essas três áreas da Biologia se
relacionam. Procure usar as seguintes palavras para se guiar: DNA, mutações, alelos, genótipo,
fenótipo, variação, ambiente, adaptação, seleção natural.
ROTEIRO DO
PROFESSOR
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA – BIOLOGIA (VERSÃO DO PROFESSOR)
Professor:
Data:
Duração:
Matéria: Biologia
Tema: Genética, Ecologia, Evolução! Os tentilhões de Darwin
Nome:
Turma:
ORIENTAÇÕES AOS ALUNOS
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Pedir que os alunos levem material para escrever e que se dividam em quatro grupos (média
de seis alunos por grupo);
Pedir que leiam a introdução atentamente (pode-se pedir para os próprios alunos lerem para a
classe; todos seguem a leitura juntos), pois contém informações úteis à interpretação dos
resultados;
Pedir que sigam os passos para a realização da prática;
Pedir que façam a análise dos resultados realizando as atividades propostas ao fim do roteiro;
Explicar que o roteiro serve, sobretudo, para guiar sua reflexão ao longo da prática, de modo
que não precisam responder formalmente às perguntas (com exceção do parágrafo final), mas
é aconselhável que tomem breves notas em tópicos (no curto espaço abaixo das perguntas)
para sumarizarem e nortearem seus resultados e conclusões.
Observação: Desse modo, os alunos veem o roteiro como uma ferramenta a seu favor, não como
uma obrigação que disperse sua atenção dos objetivos principais da aula.
INTRODUÇÃO (Resumo dos conhecimentos prévios necessários)
Charles Robert Darwin (1809-1882), ou simplesmente Darwin, foi um naturalista britânico
que escreveu uma das obras mais importantes da biologia: “A Origem das Espécies”. Darwin viajou
a bordo do navio Beagle por, aproximadamente, cinco anos, o que resultou em grande avanço
científico não somente para a Biologia, mas em outras áreas como a Geografia e a Antropologia.
Essa longa viagem permitiu a Darwin a visita a diversos locais do planeta, passando por todos os
continentes do globo terrestre, de onde obteve conhecimentos que enriqueceram os estudos da
época e, ainda hoje, são válidos e importantes.
Durante sua viagem, Darwin visitou o Arquipélago de Galápagos, um complexo de 13 ilhas
situadas no Oceano Pacífico a, aproximadamente, mil quilômetros a oeste da costa do Equador.
Darwin ficou surpreendido com algumas espécies de tartarugas e aves, sobretudo os tentilhões.
Baseando-se em anotações detalhadas da morfologia, hábitat e comportamento desses pássaros,
14 espécies de tentilhões, apesar de muito semelhantes, puderam ser distinguidas por seu
tamanho, cor e forma do bico, estando este último associado ao tipo de alimentação.
 Embora parecidos, os tentilhões possuem características que os diferenciam,
sendo bem visíveis as formas de bico. Sabemos que essas diferenças não surgiram
como consequência direta dos hábitos alimentares, já que, por exemplo, nós,
humanos, não desenvolvemos bicos pelo simples fato de comermos o mesmo
alimento desses pássaros. Então, o que causa essas diferenças entre os bicos de
tentilhões? (Esta pergunta deve ser rapidamente discutida. Caso os alunos tenham
estudado a estrutura e função do DNA, pode-se introduzir a próxima parte que virá a
seguir no texto)
Apesar de detentor de um grande conhecimento, Darwin desconhecia algo muito importante,
intrínseco à vida dos seres vivos: a existência do DNA.
Cada molécula de DNA possui duas fitas formadas por partes menores chamadas
nucleotídeos. Esses nucleotídeos se pareiam especificamente, formando uma estrutura em dupla-
hélice, isto é, com as duas fitas unidas se espiralando. Porções dessa cadeia que codificam
determinadas funções, ou seja, sequências de nucleotídeos específicas são chamadas genes.
 Existe alguma correlação entre as sequências de DNA de organismos
“evolutivamente” próximos? (Explorar as sequências afixadas no quadro do Anexo I.
Enfatizar que as sequências de nucleotídeos foram criadas, mas que a relação
filogenética entre os tentilhões é real – ver referências bibliográficas ao final do roteiro.
Além disso, tentar fazer com que o aluno perceba as mutações nas sequências de DNA
mostradas e relacionar essas diferenças com os diferentes bicos e com a ancestralidade
dos organismos. O conceito de mutação poderá ser explorado e sua fundamentação virá
em seguida no texto. As cores sugeridas servem para facilitar a distinção entre as
sequências, mas vale ressaltar que o DNA não tem cores diferentes segundo a
sequência)
Podem surgir mudanças nas sequências dos genes de diferentes indivíduos por mutações
durante a divisão celular. Sequências ligeiramente diferentes, mas que continuam desempenhando
a mesma função geral, são chamadas de alelos gênicos. Assim, embora representem o mesmo
gene, como os alelos apresentam códigos um pouco diferentes, geram “produtos” (moléculas, como
as proteínas, ou processos) distintos, criando variação entre os indivíduos.
Ao conjunto de variações de um indivíduo, podemos dar o nome de genótipo, quando
falamos de seus diferentes alelos, ou de fenótipo, quando falamos de suas diferenças visíveis
(morfologia, cor, comportamento). Mas é a ocorrência de mutações em células germinativas,
formadoras de novos indivíduos, que permite a propagação de novos alelos, cujo conjunto de
variações pode gerar novas espécies.
 Mas há vantagem(ns) em existirem bicos tão distintos entre as espécies de
tentilhão? (Enfatizar que os diferentes bicos dos tentilhões são produtos de mutações.
Sua forma é evidenciada devido às interações entre seu genótipo e ambiente, ou seja,
enfatizar que os diferentes bicos constituem o fenótipo. Para complementar, embaixo de
cada imagem dos exemplos de tentilhões, está o tipo de alimento preferencial para essas
aves – Anexo I e referências bibliográficas ao final do roteiro)
É sobre isso que pensaremos a seguir...
OBJETIVO
Rever as bases estruturais da genética e compreender como se relacionam com o ambiente
e entre si, e como se aplicam na natureza.
OBJETIVOS DIDÁTICOS
Ao fim da aula, todos os alunos devem ser capazes de:
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Reconhecer a estrutura do DNA e relacioná-la com as sequências de nucleotídeos constituintes
dos genes;
Definir o conceito de mutação;
Relacionar os conceitos de genótipo, fenótipo, variação, bem como estabelecer as relações
entre esses conceitos e o meio ambiente, culminando na geração de novas espécies e sua
relação com a ancestralidade comum;
Definir os conceitos de migração, extinção e adaptação, relacionando estes conceitos com o de
seleção natural (após discussão das perguntas ao final do roteiro).
MATERIAIS
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Espumas Vinílicas Acetinadas (EVAs) coloridas (amarelo, azul, laranja, marrom, verde e
vermelho no exemplo sugerido);
Caneta com ponta, preferencialmente, fina (desenhar os moldes – Anexo II);
Cartolina (conferir firmeza ao material produzido);
Impressora (caso não seja possível, escrever as sequências no quadro/lousa à mão);
Folhas de papel (para imprimir as sequências);
Papéis sulfite coloridos (para colar as sequências impressas);
Envelopes de papel (podem ser feitos à mão);
Tesoura;
Cola branca;
Cola quente (colar os materiais feitos em EVA);
Fita adesiva (afixar as sequências de nucleotídeos no quadro/lousa).
PROCEDIMENTOS (Todos devem executar juntos)
1- Forme um grupo com seus colegas. Quatro grupos devem ser formados. Cada grupo
representará uma ilha do arquipélago de Galápagos. (Pode-se pedir a separação dos grupos no
início da aula ou após o momento da discussão inicial a partir da leitura da introdução do roteiro);
2- Abra o envelope que seu grupo recebeu. Dentro de cada envelope, há tentilhões com diferentes
bicos e duas réplicas de árvores com seus respectivos frutos. (Os envelopes devem estar
numerados; esses números representarão o número das ilhas – ver tabela abaixo)
3- Perceba que, assim como os bicos dos tentilhões, os frutos das árvores possuem formas
específicas (simplificadas para polígonos).
4- Note que cada fruto permite o encaixe do formato de bico de apenas uma espécie de tentilhão
(simbolizada por cores diferentes).
Observação: É importante ressaltar que, nas ilhas, já coexistiam espécies diferentes de tentilhões
e que a existência de tentilhões que não conseguem se alimentar em dada ilha é apenas uma
situação hipotética (embora verossímil) inicial da aula prática.
ANALISANDO E DISCUTINDO OS RESULTADOS (Deve-se dedicar um bom tempo para
discussão dos resultados. Sempre que possível, deixar os alunos se levarem à descoberta das
respostas das questões)
I- Complete a tabela abaixo, respondendo às questões que se seguem: (Essa tabela deve ser
desenhada no quadro/lousa no início da aula. Todos devem completa-la, já que serve para que
todos os grupos tenham informações dos grupos vizinhos. Essas informações serão úteis às
perguntas que se seguem)
Ilha 1
Ilha 2
Ilha 3
Ilha 4
Nº por ilha
Nº de
tentilhões
Quantidade
Quantidade
Quantidade
Quantidade
Nº de
Nº de
Nº de
de frutos
de frutos
de frutos
de frutos
tentilhões
tentilhões
tentilhões
disponíveis
disponíveis
disponíveis
disponíveis
Cores
Azul
Laranja
Verde
Vermelho
(a) Sua ilha possui os quatro tipos de tentilhões (azul, laranja, verde, vermelho)? Quantos
representantes de cada espécie? (A resposta será dada ao completar a tabela)
(b) Há alimento disponível para todas as diferentes espécies de tentilhões de sua ilha? (Os alunos
devem perceber e citar que não há alimentos para todos. Além disso, devem perceber que há casos
contrários, em que sobram alimentos, uma vez que não há tentilhões o suficiente para comê-los)
(c) Dentre os tentilhões de seu grupo, quantos conseguem comer os frutos disponíveis? (A resposta
será dada com o preenchimento da tabela)
II- A partir da discussão da questão anterior e análise da tabela:
(a) É possível dizer qual o genótipo/fenótipo melhor adaptado aos recursos ambientais disponíveis
na sua ilha nesse momento? E nas ilhas como um todo? (Momento para o aluno relacionar as
sequências afixadas no quadro/lousa com os conceitos vistos na introdução e relacioná-los com os
modelos de tentilhões que ele tem em mãos)
(b) O ambiente está em constante mudança naturalmente; além disso, sofre influências humanas,
que podem ter significativas consequências. Imagine que um dos frutos (apenas um) encontrados
nas ilhas é muito apreciado pela população humana local e, por isso, tem grande valor comercial.
Com o aumento dessa população, a coleta desses frutos se intensifica para atender à demanda.
Como isso poderia influenciar a espécie que se alimenta desses frutos? Isso poderia afetar outras
espécies também? (Relacionar esse fato com a diminuição ou desparecimento de uma espécie em
uma ilha em específico. Discutir as implicações para outras espécies, que não os tentilhões)
(c) É possível estabelecer alguma relação entre o genótipo e o fenótipo dos indivíduos, as
condições ambientais e a sobrevivência de diferentes espécies? (Pergunta-chave para
fundamentação dos conceitos)
III- Para ir mais além...
Observe a tabela preenchida com os dados de todas as ilhas e pense:
(a) Para os tentilhões que não conseguiram alimentos na ilha, existiria alguma outra possibilidade
para que eles obtivessem esse recurso? Que implicações genéticas você consegue imaginar a
partir disso? (Conceituar migração e suas implicações)
(b) Caso um tentilhão não consiga se alimentar, o que acontece com ele? Se a espécie desse
tentilhão conseguisse cada vez menos recursos (alimento nesse caso), o que aconteceria com essa
espécie em longo prazo? (Discutir a importância da alimentação para obtenção de energia e
processos vitais da vida, como locomoção e reprodução. Conceituar extinção e suas implicações)
IV- Agora é com você! (Pode-se pedir ao aluno que leve para casa e responda essa questão com
mais tempo e calma, entregando na aula seguinte. Pode ser a principal e única questão avaliativa,
uma vez que abrange todo o conteúdo da aula, fixando os conceitos e fazendo-os refletir além
sobre como tudo se correlaciona)
Reflita sobre o que discutimos hoje e elabore um parágrafo para a proposta abaixo:
No cinema, é famoso o jargão “Luz, câmera, ação!”, que indica que todos os componentes
(objetos, figurino, fala dos personagens) e condições (cenário, enfoque da cena) devem estar
adequados para que os atores comecem a atuar. Faça uma comparação entre isso e o nome dessa
prática “Genética, ecologia, evolução!”, mostrando como essas três áreas da Biologia se
relacionam. Procure usar as seguintes palavras para se guiar: DNA, mutações, alelos, genótipo,
fenótipo, variação, ambiente, adaptação, seleção natural.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Sato A, O'hUigin C, Figueroa F, Grant PR, Grant BR, Tichy H, Klein J. Phylogeny of Darwin's finches
as revealed by mtDNA sequences. Proc Natl Acad Sci USA. 1999 Apr 27;96(9):5101-6.
MOLDE DE TENTILHÃO
DIFERENTES TENTILHÕES E
SEQUÊNCIAS GENÉTICAS
SUPOSTAS PARA ANÁLISE
DIDÁTICA
CLADOGRAMA REAL