PAES N°1

El efecto invernadero, producido por la emisión de ciertos gases, se ha acentuado en el planeta Tierra provocando un aumento global en las temperaturas. La comunidad científica ha estimado que, si la emisión de estos gases sigue como hasta ahora, en el año 2050 la atmósfera contendrá el doble de gases de invernadero de los que tenía en el año 1950, lo que elevará su temperatura entre 1,5 °C y 4,5 °C. Respecto del efecto invernadero, ¿a qué componente de la investigación científica corresponde lo afirmado por la comunidad científica?

• A una ley obtenida a partir de un experimento.

• A una predicción obtenida a partir de un modelo.

• A un principio obtenido a partir de un experimento.

• A un procedimiento obtenido a partir de un diseño experimental.

Answer explanation

Para responder correctamente esta pregunta debes analizar las características de la información planteada en el enunciado al que se hace referencia en la pregunta, es decir, a la estimación que hace la comunidad científica respecto del aumento de la temperatura a nivel global para el año 2050.En la opción A) se menciona que la afirmación de la comunidad científica corresponde a una ley. Debes tener en consideración que una ley, en general, es una proposición entre dos o más variables que ha sido validada mediante experimentación y que, por lo tanto, puede ser utilizada para dar cuenta de un determinado conjunto de fenómenos naturales. Dada esta caracterización, la estimación que realiza la comunidad científica respecto del aumento de la temperatura global para el año 2050 no corresponde a una ley, ya que esta afirmación no ha sido validada por medio de la experimentación ni tampoco permite dar cuenta de un conjunto de fenómenos naturales. Por lo tanto, esta opción es incorrecta.Para analizar la componente de la investigación científica presentada en la opción B), es decir, una predicción obtenida a partir de un modelo, debes tener en consideración que un modelo científico permite explicar y predecir ciertos fenómenos naturales. La comunidad científica desarrolla los modelos para dar cuenta de un fenómeno objetivo, ya que estos modelos les permiten obtener resultados que posibilitan ciertas predicciones acerca de la evolución de las características de ese fenómeno objetivo. En este caso, a partir del modelo desarrollado por la comunidad científica se obtienen resultados que permiten predecir que en el año 2050 la temperatura global del planeta Tierra se elevará entre 1,5 °C y 4,5 °C. En conclusión, esta es la opción correcta.La componente de la investigación científica mencionada en la opción C), esto es, un principio obtenido a partir de un experimento, no se adecúa a lo afirmado por la comunidad científica respecto del efecto invernadero. Debes saber que, en general, un principio es una afirmación científica que es aceptada de forma unánime por la comunidad científica. Por lo tanto, un principio, por regla general, no se encuentra constantemente sujeto a revisión a través de la experimentación. Esta caracterización del concepto de principio no se condice con lo declarado por la comunidad científica respecto del efecto invernadero, puesto que esta declaración es una estimación acerca del aumento de la temperatura a nivel global que debe ser confirmada. En consecuencia, esta opción es incorrecta.Por último, en relación con la opción D) debes considerar que un procedimiento experimental corresponde a un conjunto de pasos que permiten validar o rechazar una hipótesis. Esta componente de la investigación científica no se relaciona con lo afirmado por la comunidad científica respecto del efecto invernadero, puesto que, como se ha mencionado anteriormente, esta afirmación corresponde a una predicción que debe ser confirmada en el futuro y no a una serie de pasos experimentales. Por lo tanto, la afirmación de esta opción también es incorrecta.

Un estudiante se encuentra desarrollando un proyecto de investigación cuyos resultados quiere presentar en una feria científica escolar. Este proyecto consiste en evaluar tres tratamientos pregerminativos (golpe de calor, remojo en agua caliente por 24 horas y frotación con lija) en semillas de cubierta dura y gruesa que son utilizadas en programas de reforestación, para así determinar cuál de estos tratamientos es más efectivo para aumentar la cantidad de semillas germinadas. Una vez tratadas las semillas, el estudiante colocó en determinadas condiciones, igual cantidad de semillas en maceteros de las mismas dimensiones con la misma cantidad y tipo de tierra. Los tratamientos y resultados obtenidos por el estudiante se muestran en la siguiente tabla:

Posteriormente, el estudiante presenta a su profesora los resultados de su investigación y ella le hace notar que hay un problema en su diseño experimental. En relación con lo anterior, ¿cuál de las siguientes opciones describe un error metodológico cometido por el estudiante en el diseño de este experimento?

• Evaluó tres tratamientos pregerminativos diferentes.

• Utilizó la misma cantidad y tipo de tierra para sembrar las semillas.

• Sembró igual cantidad de semillas en cada tratamiento pregerminativo.

• Modificó las condiciones de riego y temperatura a las que se sometieron las semillas.

Answer explanation

Para responder correctamente esta pregunta, debes evaluar el diseño experimental planteado por el estudiante respecto a diferentes tratamientos pregerminativos realizados en semillas, identificando correctamente las variables presentes en este diseño y cómo estas fueron manipuladas, permitiendo identificar el error metodológico de este diseño experimental. Para aquello debes considerar que cuando se diseña un experimento, su propósito es mostrar claramente el efecto o la importancia de cada uno de los factores que se quiere contrastar. Los factores que pueden modificarse en un experimento se denominan variables. Es así como a la hora de diseñar un experimento hay que tener en cuenta tres tipos de variables. La variable experimental, que corresponde al factor que quieres contrastar (también llamada variable independiente), la variable dependiente que corresponde al factor que estas midiendo (también llamada variable respuesta) y finalmente la variable controlada que corresponde al factor que por decisión de quien realiza el experimento permanecen inalteradas en todos los tratamientos que forman parte del diseño experimental. Como te darás cuenta, el problema planteado es el bajo porcentaje de germinación de semillas que tienen una cubierta dura y gruesa. Para aumentar estos porcentajes se aplicaron tres tratamientos pregerminativos (golpe de calor, remojo en agua caliente por 24 horas y frotación con lija) para determinar cómo estos inciden en la germinación de estas semillas. Para poder evaluar la efectividad de cada uno de estos tratamientos, es necesario mantener inalteradas las otras variables involucradas en el proceso de germinación como son la cantidad de semillas tratadas, el volumen de riego (mL/día), la temperatura (°C), la cantidad y tipo de tierra utilizadas. De esta manera, se puede comprobar que la variación en la cantidad de semillas germinadas se debe únicamente al tratamiento pregerminativo y no a variaciones de las otras variables antes mencionadas. Cuando analizas la opción A), debes considerar que aquí se hace referencia a los tres tratamientos pregerminativos los cuales fueron aplicados a las semillas. Estos tratamientos corresponden a variables independientes, es decir, variables experimentales que son precisamente los factores que se quiere contrastar y que determinarán la cantidad de semillas germinadas. Según este análisis puedes determinar que esta opción es incorrecta, ya que por sí sola no corresponde a un error en el diseño de este experimento. Al analizar las opciones B) y C), te darás cuenta que estas opciones hacen referencia a factores que el estudiante intencionadamente mantiene inalterados (variables controladas) durante la ejecución del experimento, de tal forma que su variación no invalide los resultados obtenidos en cuanto a la cantidad de semillas germinadas. En este sentido, en la opción B) debes considerar que la cantidad y el tipo de tierra corresponden a variables que podrían modificar la cantidad de semillas germinadas, independientemente de los tratamientos pregerminativos, por lo que es necesario mantenerlas controladas, con el fin de que estas variables no afecten la validez de los resultados. Así mismo, para la opción C) la cantidad de semillas tratadas debe permanecer constante, porque si se utilizase una cantidad distinta de semillas en cada tratamiento, podría registrarse una variación en la cantidad de semillas germinadas independientemente del tratamiento pregerminativo a evaluar. Según este análisis, puedes determinar que estas opciones son incorrectas, ya que no constituyen errores en el diseño de este experimento. Finalmente al analizar la opción D), notarás que se hace referencia a variables que deben mantenerse constantes (variables controladas) en todos los tratamientos pregerminativos a los que se expondrán las semillas de forma de obtener resultados válidos. Para el diseño experimental propuesto por el estudiante, el hecho de que todos los tratamientos tengan diferente temperatura y volumen de riego afectará la cantidad de semillas germinadas, lo que impide evidenciar el efecto de estos tratamientos en las semillas. Según este análisis, puedes determinar que esta opción constituye un error metodológico que afectará la validez de los resultados, siendo por tanto la opción correcta.

Un equipo de investigación, que estudia la evolución de los caracoles en las ciudades, indagó la manera en que la variabilidad térmica del ambiente afectaba la coloración de estos animales. Tras registrar la temperatura de diferentes lugares de una ciudad y recopilar imágenes de caracoles de esos sitios, reportaron la presencia de cuatro tonalidades, representadas a continuación, cuya distribución dependía de la temperatura. Así, las zonas más cálidas presentaban una menor proporción de individuos de las tonalidades más oscuras.

De acuerdo con lo anterior y considerando que, de izquierda a derecha, las tonalidades de las barras corresponden a las respectivas tonalidades de los caracoles, ¿Qué opción presenta un gráfico coherente con lo reportado por el equipo de investigación?

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Para responder correctamente esta pregunta, es importante que analices el enunciado, en busca de la información que te permita, primero, identificar las variables involucradas en un estudio evolutivo en caracoles y, luego, establecer el patrón de la relación que existe entre ellas. En este sentido, puedes notar que se intenta evaluar el efecto de la temperatura ambiental sobre la coloración de una especie de caracoles que habita una ciudad. Además, el enunciado de la pregunta te indica que, tras aplicar un procedimiento de muestreo, el equipo de investigación registró la presencia de individuos de cuatro tonalidades, distribuidos de tal forma que al aumentar la temperatura ambiental la proporción de caracoles de las tonalidades más oscuras disminuía. Esta última pieza de información es muy importante, pues sugiere que hay una relación de causalidad entre la temperatura del ambiente y la tonalidad de los caracoles encontrados. Considerando lo anterior, puedes analizar cada opción de respuesta, a fin de encontrar el gráfico que relacione estas variables de acuerdo con el patrón explicitado. Respecto de la opción A), puedes notar que en zonas de altas temperaturas (cercanas a 24ºC) se reporta una mayor proporción de colores oscuros. Incluso, el conjunto completo de datos presenta un patrón opuesto al señalado en el enunciado, en el cual se indicaba que “las localidades más cálidas presentaban una menor proporción de individuos de las tonalidades más oscuras”. Según este análisis, puedes determinar que esta opción es incorrecta. Al examinar la opción B), puedes advertir que los datos graficados no siguen una tendencia clara que permita establecer una asociación, coherente con el patrón planteado en el enunciado, entre la temperatura y la proporción de tonalidades de los caracoles. Por lo tanto, esta opción es incorrecta. En relación con la opción C), puedes observar que el gráfico presenta una evidente tendencia al aumento de individuos de la tonalidad más clara en los lugares más cálidos, pero, esto no implica que haya menos proporción de los caracoles más oscuros en esos sitios. En este caso, los datos muestran que el incremento de la temperatura ambiental induce el aumento tanto de los individuos claros como de aquellos de tonalidades más oscuras. Luego, esta opción también es incorrecta. Finalmente, en la opción D) puedes apreciar que la proporción de individuos de tonalidades más oscuras va disminuyendo a medida que aumenta la temperatura ambiental de la zona de muestreo, lo cual es coherente con lo reportado por el equipo de investigación, siendo por tanto, esta opción la respuesta correcta.

Preocupados por los efectos de la radiación ultravioleta (UV), un grupo de estudiantes busca determinar la cantidad de radiación UV a la que están expuestas las personas de su colegio. Para ello, planean utilizar un tipo de sensor UV para registrar, a lo largo del día, la intensidad de esta radiación en un lugar específico de la cancha de asfalto del colegio, y en base a los resultados proponer medidas de protección para las personas.

En relación con lo anterior, ¿Cuál de las siguientes opciones señala correctamente una hipótesis adecuada al diseño experimental propuesto por el grupo estudiantes?

• La radiación UV varía su intensidad según los lugares en que sea medida.

• La intensidad de la radiación UV varía según el tipo de sensor utilizado.

• La intensidad de la radiación UV es máxima a una determinada hora.

• La radiación UV provoca daños en la salud de las personas.

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ara responder correctamente esta pregunta debes conocer las características de los componentes de la investigación científica, específicamente recordar el concepto de hipótesis y cómo se formula, identificando correctamente las variables que se desprenden del procedimiento experimental propuesto por el grupo de estudiantes. Debes considerar que una hipótesis es la respuesta posible ante una determinada pregunta de investigación que se ha planteado previamente. Se formula sobre la base de hechos reales que explican de la forma más clara posible la relación entre la variable dependiente e independiente. Por tanto, la hipótesis es una guía que indica lo que estamos buscando o tratando de probar. Para que una hipótesis cumpla con su objetivo debe ser sometida a prueba para ser aceptada o rechazada. Una buena hipótesis debe ser simple, específica y establecida previamente al estudio. Así mismo, debes considerar que cuando se diseña un experimento, su propósito es mostrar claramente el efecto de cada una de las variables que se quiere contrastar. Es así que al diseñar un experimento hay que tener en cuenta tres tipos de variables. La variable independiente, que corresponde al factor que quieres contrastar, que en este diseño experimental corresponde al tiempo al cual se realiza la medición, la variable dependiente que corresponde al factor que estas midiendo, que en este caso corresponde a la intensidad de la radiación UV y finalmente la variable controlada que corresponde al factor que por decisión de quienes realizan el experimento permanece inalterada, que para esta pregunta corresponde al tipo de sensor utilizado y al lugar específico de la cancha de asfalto. Teniendo en consideración lo anterior, debes ser capaz de identificar cuál pudo ser la hipótesis que guió el diseño experimental propuesto, identificando correctamente la relación entre la variable dependiente e independiente. Al analizar las hipótesis planteadas en las opciones A) y B), te darás cuenta que según el diseño experimental propuesto por el grupo de estudiantes, la medición de la intensidad de la radiación UV se realizó utilizando un tipo de sensor y en un lugar específico de la cancha de asfalto (variables controladas). Por tanto, los datos obtenidos por el grupo de estudiantes no darían cuenta de cómo varía la intensidad de la radiación UV en función de los lugares en que esta sea medida, ni cómo este parámetro varía según el tipo de sensor utilizado. Debes considerar además, que las opciones A) y B) hacen referencia a factores que el grupo de estudiantes intencionadamente mantendrá inalterados durante la ejecución del experimento, de tal forma que su variación no invalide los resultados obtenidos en cuanto a la medida de la intensidad de la radiación UV. A partir del análisis realizado anteriormente, podrás concluir que las hipótesis presentadas en estas opciones no podrían someterse a prueba en base a los posibles datos obtenidos por los estudiantes, siendo estas opciones incorrectas. Con respecto a la opción C), te darás cuenta que la hipótesis propuesta aquí sí es adecuada con el diseño experimental ya que su ejecución permitirá al grupo de estudiantes obtener datos que relacionen la variable dependiente con la variable independiente, es decir la variación de la intensidad de la radiación UV en función del tiempo. Aquello permitirá al grupo de estudiantes validar o refutar la hipótesis planteada en esta opción, es decir, que “la intensidad de la radiación UV es máxima a una determinada hora”, por lo que esta es la respuesta correcta. Finalmente al analizar la opción D), notarás que con el diseño experimental propuesto y su posterior ejecución, no es posible obtener datos relacionados con los daños provocados por la radiación UV en las personas y por lo tanto, la hipótesis presentada en esta opción no se podrá someter a prueba. Según lo fundamentado anteriormente, esta opción es incorrecta.

En su proyecto de tesis una estudiante quiere determinar la mínima concentración a la cual la delfinidina, una molécula orgánica extraída de los frutos del calafate, presenta capacidad antiproliferativa en células cancerosas de tejido mamario. El diseño experimental propuesto por la estudiante se presenta en la siguiente tabla:

Posteriormente, la estudiante acude a su profesor guía para presentarle su diseño. Este le menciona que hay un problema en su diseño experimental y que lo debe mejorar.En relación con lo anterior, ¿cuál de las siguientes modificaciones permitiría a la estudiante mejorar su diseño experimental?

• Disminuir el número de evaluaciones para cada muestra de células cancerosas de tejido mamario.

• Disminuir el tiempo en el cual se debe realizar el conteo celular para cada muestra evaluada.

• Adicionar soluciones de delfinidina de concentración creciente a las muestras evaluadas.

• Adicionar la mitad del volumen de solución de delfinidina de igual concentración a las muestras evaluadas.

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Para responder correctamente esta pregunta, debes evaluar el diseño experimental planteado por la estudiante, identificando el error metodológico de este diseño y la modificación que la estudiante debiese realizar para mejorarlo.Lo primero que debes hacer es identificar el objetivo planteado por la estudiante al diseñar su actividad experimental. Al leer la información entregada en el enunciado de la pregunta, podrás darte cuenta que el objetivo es determinar la mínima concentración a la cual la delfinidina presenta capacidad antiproliferativa en células cancerosas de tejido mamario.Teniendo en cuenta esto, es fundamental que la estudiante en su diseño considere agregar soluciones de delfinidina de concentración creciente a las muestras evaluadas. Esta acción, permitirá a la estudiante obtener datos de la capacidad antiproliferativa de la delfinidina en función de un gradiente de concentración para esta molécula, pudiendo determinar de esta forma la mínima concentración a la cual esta molécula ejerce su efecto antiproliferativo. Con este análisis podrás concluir que esta modificación permitiría mejorar el diseño experimental planteado por la estudiante y responder al objetivo de su investigación.Al analizar la opción A), te darás cuenta que aquí se hace referencia a una disminución en el número de evaluaciones para cada muestra de células cancerosas de tejido mamario. Si la estudiante realizase esta modificación afectaría la confiabilidad de los resultados obtenidos, impactando negativamente su diseño experimental, siendo por lo tanto una modificación que no mejoraría este diseño. Según lo fundamentado anteriormente esta opción es incorrecta.En relación a la opción B), te darás cuenta que se hace referencia a la disminución del tiempo en el cual se debe realizar el conteo celular para cada muestra evaluada. Esto le permitiría a la estudiante obtener datos del tiempo en que la molécula ejerce su efecto antiproliferativo en el cultivo de células cancerosas. Sin embargo, esta modificación no le permite cumplir con su objetivo de investigación el cual es determinar la mínima concentración a la cual la delfinidina ejerce el efecto antes mencionado. Con este análisis podrás concluir que esta opción es incorrecta.Ahora bien, al analizar la opción C) en funcion del diseño experimental propuesto por la estudiante, podrás apreciar que en la cuarta columna de la tabla, la concentración de delfinidina es constante en todas las muestras evaluadas, a excepción de la muestra 1 que corresponde a la muestra control de este experimento. Si la estudiante mantuviese esta condición en su diseño experimental no le sería posible cumplir con su objetivo de investigación. Por lo tanto, para cumplir con este objetivo, la estudiante debe agregar soluciones de delfinidina de concentración creciente a las muestras evaluadas.De esta forma, esta modificación le permitirá obtener datos de la mínima concentración a la que esta molécula presenta capacidad antiproliferativa en las células cancerosas estudiadas. Según este análisis podrás determinar que esta opción es la respuesta correcta.Finamente, al analizar la opción D) podrás apreciar que aquí se hace referencia a la adición de la mitad del volumen de solución de delfinidina de la misma concentración a las muestras evaluadas. Esta acción no permitiría a la estudiante cumplir con el objetivo de su investigación toda vez que se emplearía la misma concentración para cada evaluación manteniendo el error en el diseño de su experimento, siendo por lo tanto esta opción incorrecta.

Un grupo de investigación evaluó una sustancia (M) con capacidad de inducir una respuesta inmunológica específica en mamíferos, mediante la formación de anticuerpos anti-M. En el siguiente gráfico se representó la variación de la concentración de anticuerpos en la sangre de un individuo sano, después de inyectarle la sustancia M. El momento de cada inoculación se indicó con flechas.

A partir de estos antecedentes, ¿Cuál de las siguientes opciones corresponde a una variable independiente en este estudio?

• El nivel seguro de anticuerpos anti-M registrado.

• El número de inoculaciones con la sustancia M.

• La concentración de anticuerpos anti-M alcanzada.

• El estado general de salud del sujeto de estudio.

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Para responder esta pregunta, debes examinar la información que te entrega el enunciado, el que describe una investigación relacionada con la estimulación del sistema inmunológico de un individuo, mediante la inoculación de una sustancia capaz de inducir una respuesta inmunológica específica consistente en la formación de anticuerpos. La pregunta incluye un gráfico del cual puedes extraer detalles relevantes acerca del diseño experimental de la investigación, tales como, las variables que se consideraron y los resultados obtenidos. En este sentido, advertirás que se midió la variación en el tiempo de la concentración de anticuerpos anti-M, en función de dos inoculaciones sucesivas con la sustancia M. Además, notarás que en el gráfico se indicó el nivel seguro de anticuerpos, es decir, la concentración mínima de estas moléculas que otorga protección al organismo ante el agente extraño correspondiente. Una vez realizado este análisis, identifica la tarea que tienes que llevar a cabo para responder la pregunta: reconocer cuál sería una variable independiente en la investigación, es decir, un componente que se manipuló para detectar sus efectos sobre el sujeto de estudio. Luego, examina las opciones de respuesta a fin de establecer cuál de estas corresponde a la variable buscada. Respecto de la opción A), puedes advertir que el nivel seguro de anticuerpos constituye un valor de referencia, que permite conocer la concentración mínima de estas moléculas que entrega protección inmunológica al individuo ante el agente extraño respectivo. Por lo tanto, puedes deducir que esta opción es incorrecta, pues presenta una constante que no se manipuló experimentalmente. Al examinar la opción B), puedes apreciar que las inoculaciones sucesivas del sujeto de estudio con una sustancia M corresponden a un factor que el grupo de investigación introdujo y manejó intencionalmente, con la finalidad de observar qué modificaciones producía en la concentración sanguínea de anticuerpos anti-M. Así, puedes deducir que esta opción presenta la respuesta correcta, ya que corresponde a una variable independiente en la investigación descrita. En relación con la opción C), puedes notar que la concentración de anticuerpos anti-M es una variable dependiente, no independiente, pues corresponde al resultado de una medición y cambia en función del momento de la inoculación con la sustancia M. Por lo tanto, puedes deducir que esta opción es incorrecta. Finalmente, revisando la opción D) puedes apreciar que el estado general de salud del sujeto de estudio constituye una condición controlada y fija en la investigación, ya que un solo individuo sano participó en esta. Por lo tanto, puedes deducir que esta opción también es incorrecta.