Epigenetik - arv möter miljö i skolans biologiundervisning

Epigenetik är temat för ett nytt projekt som fick pengar av Vetenskapsrådet 2016. Projektet leds av Niklas Gericke vid Karlstads universitet, och kommer att ta reda på såväl vad skolan ska lära ut om epigenetik som hur detta ska gå till.

Epigenetic mechanisms.
By National Institutes of Health (http://commonfund.nih.gov/epigenomics/figure.aspx) [Public domain], via Wikimedia Commons

Det är vanligt att elever tror att gener bestämmer precis allt om hur vi och andra levande varelser ser ut och fungerar, något som kallas för genetisk determinism. Den moderna biologiska kunskapen om epigenetik visar dock på en mycket mer komplicerad bild, där miljö och gener interagerar på en molekylär nivå.

Den nya kunskapen kommer troligen att få stora effekter i samhället och är därför viktig för lärare att känna till. Men trots att epigenetik fått mycket uppmärksamhet i media på senare år så har det ännu inte lyfts in i skolan, och det finns nästan ingen didaktisk forskning om hur epigenetik kan integreras i biologiundervisningen.

Detta vill Niklas Gericke och hans kollegor Birgitta McEwen och Karin Thörne råda bot på. De har nu fått nästan 5 miljoner i bidrag från Vetenskapsrådet för att under tre år forska om epigenetik i undervisning på högstadiet och gymnasiet. Projektet kommer att bygga vidare på tidigare forskning om genetikundervisning.

- Vi ser undervisning om epigenetik som en förlängning och utvidgning av genetikundervisningen. Epigenetik ger en förklaringsmodell till hur miljöfaktorer interagerar med genetiska faktorer vilket varit ett problemområde som vi identifierat i vår tidigare forskning, enligt Niklas Gericke.

Här kan ni läsa forskarnas egen populärvetenskapliga sammanfattning av projektet. Längst ned på sidan finns även länkar till gruppens tidigare forskning om genetik.

Gunnar Höst

Epigenetik som allmänbildning och del av skolans biologiundervisning

Det är viktigt att lärare följer med i den vetenskapliga kunskapsutvecklingen och inkluderar nya rön i sin undervisning för att elever skall uppfatta undervisningen som relevant, och detta gäller särskilt upptäckter som påverkar vårt samhälle och våra dagliga liv. De nya revolutionerande kunskaperna i epigenetik är ett sådant ämnesområde i biologi. Epigenetik handlar om hur miljön samspelar med gener, och således hur miljön kan påverkar mänskliga egenskaper och beteenden. Den centrala frågeställningen är inte längre arv eller miljö, utan arv och miljö integrerat, som nu kan förklaras tack vare den epigenetiska molekylära förklaringsmodellen via genaktivitet och epigenetiska mönster på molekylnivå. Gener verkar alltså inte deterministiskt genom orsak-verkan relationer, som forskning visat är en vanligt förekommande missuppfattning bland skolelever och allmänhet, utan via växelverkan med miljön i form av genaktivitet. Denna biologiska förklaringsmodell har lett till att socialt förvärvade egenskaper som inlärning och stresstålighet kan förklaras biologiskt. Epigenetik utgör således en brygga mellan biologi och de sociala vetenskaperna. På grund av de omfattande effekter epigenetik kommer att få inom en rad samhällsområden som medicin, hälsa, lärande, sociologi och psykologi, behöver biologilärare tillgodogöra sig epigenetisk kunskap och undervisa en ’epigenetisk allmänbildning’.  Våra förstudier visar att så inte är fallet idag, och didaktisk forskning om undervisning av epigenetik saknas nästan helt såväl nationellt som internationellt. 

Syftet med projektet är att systematiskt identifiera vad som bör ingå i epigenetisk allmänbildning och att utveckla och beforska en undervisningssekvens i epigenetik för högstadiet och gymnasiet. Vi utgår från dessa centrala frågeställningar: 1) Vad bör inbegripas i begreppet epigenetisk allmänbildning? 2) Hur kan en epigenetisk undervisningssekvens i biologi på högstadiet och i gymnasiet utformas för att främja elevers utveckling av en epigenetisk allmänbildning? 3) På vilket sätt kan undervisning i epigenetik hindra elever att utveckla missuppfattningar kopplade till genetisk determinism?

Projektet genomförs som fyra delprojekt, där det första är en omfattande litteraturstudie över epigenetik. Syftet är att kartlägga dels var epigenetisk forskning står idag och vilka viktiga implikationer den har och kommer att få inom en rad samhällsområden, dels att inventera de få studier som gjorts på undervisning i epigenetik. Delvis parallellt genomförs en Delfi-studie, där internationella och nationella experter inom olika ämnesområden med anknytning till epigenetik tillfrågas om vad de anser bör ingå i epigenetisk allmänbildning. Dessa två delstudier svarar på den första forskningsfrågan och lägger en grund för den tredje delstudien, en design-studie, där vi tillsammans med ett tiotal biologilärare på högstadiet och i gymnasiet utformar en undervisningssekvens i epigenetik. Designstudien börjar med en seminarieserie för deltagande lärare där resultaten från de två tidigare delstudierna presenteras, dvs. vad som bör ingå i epigenetisk allmänbildning. Utifrån denna kunskap utvecklar lärarna tillsammans med forskarna en undervisningssekvens i epigenetik. Under andra halvan av designstudien implementeras undervisningssekvensen och hela implementeringsprocessen beforskas för att identifiera framgångsfaktorer och eventuella svårigheter. På så sätt besvaras andra forskningsfrågan. Delvis parallellt med design-studien genomförs en enkätstudie (effektstudie), där de elever som deltar i undervisningssekvensen får svara på frågor relaterat till 1) epigenetisk allmänbildning, och 2) genetisk determinism. Samma frågebatteri kommer att ställas till eleverna före och efter undervisningssekvensen, och därigenom hoppas vi få svar på hur undervisningen påverkat eleverna. Resultatet från denna studie används för att besvara den andra och tredje forskningsfrågan, dvs. om, och i så fall i vilken grad, eleverna tillägnat sig epigenetisk allmänbildning, samt om föreställningar om genetisk determinism minskar när kunskaper om epigenetik ökar.

Då epigenetik idag i huvudsak inte undervisas i skolämnet biologi, och det i stort helt saknas ämnesdidaktiska studier om hur ämnet kan integreras och undervisas i skolbiologin har denna studie stora implikationer såväl för skolpraktiken som ämnesdidaktisk forskning om biologiämnet.

Läs mer om gruppens tidigare forskning

Nicklas Gericke har skrivit artiklar om genetikundervisning med modeller som ingår i fortbildningsmaterial från Skolverket:

“Multipla modeller och begreppsvariation”, kan laddas ned här: https://larportalen.skolverket.se/#/modul/nt/Gymnasieskola/Shortcut%20To%20507-Modeller-och-representationer/del_03/

“Modeller i genetik”, kan laddas ned här: https://larportalen.skolverket.se/#/modul/nt/Gymnasieskola/Shortcut%20To%20507-Modeller-och-representationer/del_03/flik/Flik/Del_03_x_fordjupning

Övriga lästips

Karin Thörne (2016) “Genetik – en utmaning i klassrummet”, Bi-lagan. Se http://www.bioresurs.uu.se/bilagan/pdf/bilagan2016_3_genetik.pdf

Gericke, N. (2008) Science versus School-science: Multiple models in genetics - The depiction of gene function in upper secondary textbooks and its influence on students' understanding. Doktorsavhandling, Karlstads universitet. Se http://kau.diva-portal.org/smash/get/diva2:128104/FULLTEXT02.pdf

Gericke, N. (2013). Begreppsvariation som ett sätt att förstå modeller, 91-115. I J. Haglund & F. Jeppson  (Red.), Modeller, Analogier och Metaforer i NV-undervisning. Lund: Studentlitteratur.

Gericke, N. (2012). Vetenskap blir skolkunskap – genetiken i gymnasieskolan, 246-265. I H. Strömdahl & L. Tibell (Red.). Skola och naturvetenskap - politik, praktik, problematik i ett ämnesdidaktiskt forskningsperspektiv. Lund: Studentlitteratur.