Antibiotikaresistens bra område för att lära om evolution

 

Evolution är ett svårt område både att undervisa om och att lära sig. Elever har ofta svårt att förstå att evolution bygger på slumpmässiga förändringar. Det kan också vara svårt att inse att samma mekanismer verkar inom alla arter. Forskare från Linköpings universitet kom i en studie fram till att bakteriers utveckling av antibiotikaresistens kan vara ett bra sammanhang för att undervisa om evolutionära mekanismer. Resultaten från studien visar på både möjligheter och begränsningar. 

 

I studien fick 32 elever i årskurs åtta under cirka en timme arbeta i smågrupper med animationer om bakteriers utveckling av antibiotikaresistens. Före och efter grupparbetet fick eleverna svara individuellt på en flervalsfråga om hur bakterier utvecklar resistens mot antibiotika. Det visade sig att antalet elever som svarade att antibiotikaresistens beror på slumpvisa mutationer ökade. Dessutom uttryckte färre elever vanliga missuppfattningar såsom att bakterier avsiktligt utvecklar resistens. Eleverna hade inte tidigare fått lära sig om evolution. Före arbetet med animationerna gick forskarna kort igenom sambanden mellan DNA, gener och arv, samt vad naturligt urval är. 

Flera fördelar med antibiotikaresistens för undervisning om evolution

Att studera evolution hos bakterier verkar kunna hjälpa elever att förstå hur en viss egenskap kan sprida sig i en population. Det framkom under arbetet med animationerna då eleverna fick frågor att resonera kring i gruppen. De skulle bland annat lista ut vad som händer om bakterier får växa i en miljö med respektive utan olika typer av antibiotika. Många elever resonerade då om resistens som något som nedärvs. 

Forskarna lyfter fram att en fördel med att studera evolution hos bakterier är att förändringar kan observeras under tidsrymder som eleverna kan greppa. Det hjälpte till exempel eleverna att se hur de sällsynta ärftliga förändringarna snabbt kan få spridning tack vare att bakterier växer så fort i antal. Förändringar hos andra organismer kräver ofta observationer över tusentals år. En annan fördel är att bakterier är så små att det är möjligt att studera mycket stora populationer på ett litet utrymme. Därmed blir det möjligt att observera de sällsynta förändringar som ligger bakom evolutionen. 

Antibiotikaresistens kan också vara ett bra sätt att belysa sambandet mellan slumpmässiga genetiska variationer och förmåga att överleva och fortplanta sig. Forskarna såg att många elever resonerade om resistens som en egenskap som en bakterie antingen har eller inte har. Eleverna kopplade detta till att bakterien antingen överlever eller dör när den utsätts för antibiotika. Tidigare forskning har visat att sambandet mellan genetiska variationer och överlevnad är svårt för elever att förstå. En förklaring till skillnaden mot studiens resultat kan vara de exempel som ofta används i skolan. Många läroböcker använder variationer hos större däggdjur, till exempel längden på giraffers halsar, som exempel på genetiska skillnader som ger variation i överlevnadsförmåga. Ett problem med det kan vara att sådana variationer liknar egenskaper som kan förvärvas, som till exempel när träning ger större muskler. Om eleverna inte förstår skillnaden kan det leda till att de tror att evolutionen beror på att förvärvade egenskaper nedärvs.  

Viktigt uppmärksamma utmaningar i evolutionsundervisning 

Många av eleverna i studien kunde förklara att bakterier utvecklar resistens genom att slumpvisa mutationer nedärvs. Resultaten var dock inte entydiga. Under grupparbetet menade en del elever att bakterier utvecklar resistens genom att de gör vissa val för att överleva eller genom att de lär sig. De resonerade alltså om att evolutionen tjänar ett syfte, det man brukar kalla ett teleologiskt resonemang. Även tidigare forskning har visat att elever ofta använder teleologiska förklaringar. Forskarna lyfter därför fram att det är viktigt att läraren är uppmärksam på och bemöter sådana resonemang i undervisningen. 

Efter grupparbetet kunde många elever föra över resonemang om att evolution styrs av slumpmässiga förändringar från bakterier till större däggdjur. Det framkom när eleverna enskilt fick beskriva likheter och skillnader mellan utvecklingen av giraffers långa halsar och antibiotikaresistens hos bakterier. Eleverna nämnde då att i båda fallen beror ändrade egenskaper hos en individ på förändringar i gener eller DNA. Däremot tyder resultaten på att det var svårt för eleverna att överföra resonemang om variation, ärftlighet och urval från bakteriers till giraffers evolution. Resultaten från den här studien stödjer därmed tidigare forskning som har visat att elever ofta har svårt att förstå att samma mekanismer verkar inom alla arter. Det är vanligt att elever förklarar mekanismerna bakom olika arters utveckling på olika sätt. För att kunna få en bild av elevernas förståelse föreslår forskarna därför att lärare använder uppgifter med flera frågor som liknar varandra men som handlar om olika typer av organismer.  

Text: Ulrika Bossér

Bohlin, G., Göransson, A., Höst, G. E., & Tibell, L. A. (2017). Insights from introducing natural selection to novices using animations of antibiotic resistance. Journal of Biological Education, 52(3), 314-330. https://doi.org/10.1080/00219266.2017.1368687