¿Para qué sirve? Investigación básica frente a investigación aplicada Teach article

Author(s): Martin McHugh, Marcus Baumann, Sarah Hayes, F. Jerry Reen, Laurie Ryan, Davide Tiana, Jessica Whelan
Translator(s): Rafael Martínez-Oña

La investigación básica es a menudo mal entendida por el público y mal interpretada por los medios de comunicación. Prueba este juego de rol para aprender cómo se financia la investigación y cómo la investigación básica hace avanzar y protege a la sociedad.

En 2019, un grupo de investigación internacional publicó un artículo en el que se examinaba el efecto de la canción Scary Monsters and Nice Sprites de Skrillex en los comportamientos de reproducción de los mosquitos. ^[1] El artículo se convirtió en una noticia viral, y muchos medios de comunicación utilizaron la «oscura» historia de la investigación para generar clics. Sin embargo, la investigación concluyó que, cuando los mosquitos eran expuestos a la canción, picaban menos y se abstenían de aparearse. El artículo suscitó elogios y críticas a partes iguales, pero pone de manifiesto el potencial de la investigación básica y el pensamiento creativo en la ciencia. De hecho, el problema histórico de la investigación básica es la falta de objetivos comerciales inmediatos. Para los no científicos, la investigación básica puede parecer un despilfarro de dinero, mientras que la investigación aplicada, diseñada para resolver problemas prácticos con evidentes beneficios científicos y sociales, parece un mejor uso de los recursos.

La siguiente actividad llevará el debate al aula y permitirá a los alumnos explorar los pros y los contras de la investigación básica y aplicada. Utilizando un marco de argumentación, los alumnos debatirán los méritos de una serie de proyectos de investigación, con actualizaciones para mostrar cómo algunos de ellos resultaron ser importantes posteriormente para el desarrollo de la vacuna para el COVID-19.

¿Qué tipo de investigación debe financiarse?

En esta actividad, los estudiantes se dividirán en grupos de financiadores y científicos. Utilizando los materiales proporcionados, los científicos presentarán sus propuestas de investigación a los financiadores, que dispondrán de 100.000 €. La actividad también proporcionará pistas para promover la argumentación entre los estudiantes con el fin de desarrollar el pensamiento crítico, el razonamiento, la comunicación y la alfabetización científica.^[2]

Científicos utilizando un moderno instrumento de cromatografía
*Kinga Lubowiecka/EMBL/Photolab*, *©EMBL 2019*

Objetivos de aprendizaje y contexto

Después de la actividad, los alumnos deben comprender

cómo se financia la investigación científica y que esto implica decisiones difíciles;
la diferencia entre investigación básica y aplicada;
cómo la investigación aplicada se basa en los resultados de la investigación básica, y que es difícil predecir lo que puede llegar a ser útil.

Para preparar el terreno, hay que preguntar a los alumnos quienes creen que financian la investigación científica. Los alumnos darán múltiples respuestas, desde el gobierno hasta las universidades y la industria. En realidad, la financiación puede proceder de diversas fuentes y puede ser pública, privada, nacional o internacional.

La siguiente pregunta es cómo seleccionan los organismos de financiación qué investigación debe financiarse. La investigación científica suele dividirse a grandes rasgos en dos tipos: investigación básica (también llamada investigación fundamental) e investigación aplicada.

La investigación básica consiste en ampliar los límites de nuestra comprensión y generar nuevos conocimientos. Un ejemplo es investigar cómo funciona un proceso fisiológico a nivel molecular.
La investigación aplicada consiste en aplicar los conocimientos existentes para crear soluciones a problemas concretos. Un ejemplo es el desarrollo de un tratamiento para una enfermedad.

Sin embargo, muchos proyectos de investigación tienen elementos tanto de investigación básica como aplicada. Los investigadores de todo el mundo deben competir y hacer valer los méritos de su trabajo para conseguir financiación.

La siguiente actividad de juego de roles pondrá a los estudiantes en el lugar de los organismos de financiación y de los científicos. En grupos, los estudiantes tendrán que presentar su propuesta de proyecto a los financiadores, que en última instancia decidirán cómo asignar los 100 000 € a una serie de proyectos.

Un elemento clave de esta lección es fomentar el debate y la argumentación. Los alumnos que actúan como científicos deben intentar convencer a los financiadores con sus palabras. Hay que animarles a que hagan afirmaciones, refutaciones y respalden sus afirmaciones con datos, si es posible. Cada científico tendrá un texto individual que le proporcionará la información necesaria para argumentar con eficacia. Para apoyar el debate, se les da una lista de preguntas clave, junto con otras preguntas de prueba . Esta actividad también puede extenderse a lo largo de varias lecciones para que los alumnos tengan tiempo de debatir.

Materials

Procedimiento

Para esta actividad de juego de roles, divida a los alumnos en grupos de cinco o seis. Cada grupo necesita cuatro científicos y al menos un financiador.
Hay cuatro propuestas de proyecto y cada científico debe recibir una diferente. Una de estas propuestas es muy aplicada, mientras que las otras son más básicas. Todos los financiadores reciben la misma ficha y pueden asignar 100.000 €. Si hay dos financiadores en un mismo grupo, deben llegar a un consenso.
Dé a los alumnos 10 minutos para que lean sus documentos. Los financiadores deben conocer las preguntas clave (en la hoja de información) que pueden utilizar para evaluar las propuestas. Los científicos deben conocer los argumentos clave que deben esgrimir para recibir financiación (en las fichas de las propuestas).
A continuación, cada científico dispone de 2 minutos sin interrupción para exponer su «argumento» para la financiación. Una vez completado, los financiadores deben hacer preguntas clave y todos los científicos pueden argumentar sus posiciones entre sí. Esto debería durar unos 15 minutos.
Al final de la actividad, se pide a los financiadores que rellenen la tabla de asignación de fondos que figura en la parte inferior de su hoja de información. Esta información se mantendrá en secreto.
Por turnos, pida a los financiadores de cada grupo que pasen a la parte de delante de la clase. La tabla de sus hojas puede copiarse en la pizarra y los financiadores pueden rellenarla. Una vez completada, deben justificar brevemente su decisión ante la clase.
A lo largo de este proceso, pregunte a los alumnos si observan la aparición de algún patrón en la financiación entre los grupos.
Pregunte a los alumnos si creen que cada proyecto es más básico o aplicado.
A continuación, reparta las tarjetas de debate a cada grupo. El proyecto 3 es puramente aplicado y tiene un claro vínculo con las vacunas, pero estas tarjetas describen cómo las propuestas 1, 2 y 4 resultaron ser fundamentales para el desarrollo de la vacuna COVID-19 de forma inesperada.
Haga que la clase discuta si esta nueva información habría cambiado sus decisiones de financiación.
Argumente si las aplicaciones previstas por los investigadores fueron necesariamente las que resultaron ser importantes.

Discusión

Como ya se ha dicho, el objetivo de esta actividad es que los alumnos comprendan cómo se financia la investigación y las diferencias entre la investigación aplicada y la básica. La actividad está diseñada para destacar cómo la investigación básica suele ser la base de la investigación aplicada. Ambos tipos de investigación son importantes, pero la investigación básica puede ser percibida negativamente a los ojos del público. A menudo es imposible predecir cómo los conocimientos adquiridos a través de un proyecto de investigación básica podrían ser vitales para una aplicación en el futuro. A menudo hay que combinar múltiples avances científicos para conseguir un impacto aplicado. A veces, los científicos deben aceptar que quizá no puedan identificar una aplicación inmediata para los nuevos conocimientos generados. Sin embargo, sin los nuevos conocimientos, podemos carecer de la base para futuras aplicaciones que podrían estar a años vista.

Un grupo de científicos trabaja en el laboratorio
*Image: Trust Katsande/Unsplash.com*

En este ejemplo, las tres propuestas de investigación más básicas resultaron ser vitales para la solicitud final. Esto puede ilustrarse fácilmente con las tarjetas de las propuestas 1 y 3. La tarjeta de la propuesta 1 trata sobre el ARNm modificado, y esta investigación sustentó la fabricación de la vacuna COVID-19. Las dos propuestas están tan estrechamente vinculadas que se puede sustituir la palabra «polinucleótido(s)» por ARNm en la tarjeta de la propuesta 3 y el documento sigue teniendo perfecto sentido.

Como continuación de esta actividad, pida a los alumnos que busquen en Internet la investigación científica básica más farragosa y extraña (que haya sido publicada en una revista con revisión por pares) que puedan encontrar. Los premios Ig Nobel son una buena fuente de inspiración. Al igual que el ejemplo del mosquito utilizado en la introducción de esta actividad, pida a los alumnos que encuentren aplicaciones prácticas tras la lectura de los titulares y artículos.

References

[1] Dieng H et al. (2019). The electronic song “Scary Monsters and Nice Sprites” reduces host attack and mating success in the dengue vector Aedes aegypti. Acta tropica 194:93–99. doi: 10.1016/j.actatropica.2019.03.027

[2] Erduran S, Ozdem Y, Park JY (2015). Research trends on argumentation in science education: a journal content analysis from 1998–2014. International Journal of STEM Education, 2:5. doi: 10.1186/s40594-015-0020-1.

Resources

Descubra CRISPR-Cas9 y cómo ha revolucionado la edición de genes: Chan H (2016) Faster, cheaper, CRISPR: the new gene technology revolution. Science in School38:18–21.
Lee un artículo sobre diferentes técnicas para resolver y predecir estructuras de proteínas: Heber S (2021) From gaming to cutting-edge biology: AI and the protein folding problem. Science in School 52.
Lea un artículo sobre el funcionamiento de las vacunas modernas: Paréj K (2021) Vaccines in the spotlight. Science in School
Consulte la Annals of Improbable Research, que gestiona los Premios Ig Nobel, para saber más sobre la investigación que te hace reír y luego te hace pensar.
Lee una sencilla explicación del National Institute of Health sobre la basic research y su importancia
Lee un breve artículo de la Universidad de Harvard sobre the importance of basic research.
Vea un vídeo sobre los potential uses of CRISPR más allá de la edición de genes.
Vea un vídeo sobre cómo 50 años de investigación básica permitieron el rápido desarrollo de mRNA vaccines para COVID-19.
Lea un artículo de STAT en el que se describen los principales pasos que -50 años después- condujeron a COVID-19 mRNA vaccines.
Vea un vídeo que presenta el ESRF and its 41 beamlines.
Lea un artículo de Scientific American que subraya el important issue of research funding and final profits.
Lea un artículo de la revista c&en sobre los synchrotrons and their uses.

Author(s)

El Dr. Martin McHugh es el responsable de educación y compromiso público del SSPC, el centro de investigación farmacéutica de la Fundación Científica de Irlanda (SFI) en la Universidad de Limerick. Antiguo investigador en aprendizaje informal y profesor a tiempo parcial de educación científica, es licenciado por la NUI de Galway y la Universidad de Edimburgo en ciencias ambientales y pedagogía. También es profesor cualificado de ciencias y biología en secundaria.

El Dr. Marcus Baumann es profesor adjunto en la Facultad de Química del University College de Dublín. Dirige un grupo de investigación cuyo objetivo es desarrollar nuevos métodos para la generación sostenible de moléculas similares a los fármacos mediante el uso de tecnologías de flujo continuo. Estos métodos se basan en el uso de luz y enzimas en combinación con máquinas para sintetizar moléculas biológicamente activas.

La Dra. Sarah Hayes es la directora de operaciones (COO) del SSPC. Sarah tiene formación en química física y se doctoró en educación científica. Sarah tiene muchos años de experiencia como profesora de física y química. A través de sus diversas funciones, ha participado en la investigación, el desarrollo del plan de estudios y los cursos de desarrollo profesional continuo. Su enfoque más significativo ha sido el aprendizaje informal y no formal y el compromiso.

El Dr. Jerry Reen es profesor de ecología microbiana molecular en el University College Cork. Su equipo de investigación estudia las comunidades de biopelículas polimicrobianas para comprender los sistemas de comunicación molecular entre especies en las enfermedades y la biotecnología. También aplican tecnologías moleculares para aprovechar las proteínas biocatalíticas y los compuestos bioactivos de origen marino.

Laurie Ryan es profesora adjunta de ciencias generales en el Instituto Tecnológico de Athlone (AIT). Ha sido profesora de ciencias en la escuela secundaria y realiza investigaciones en el ámbito de la educación y la divulgación de STEM. Actualmente está terminando su doctorado, en el que examina la argumentación en entornos de aprendizaje no formales.

El Dr. Davide Tiana es profesor de química inorgánica en el University College Cork. Su grupo independiente utiliza la química computacional para estudiar, comprender y explicar la química. Sus objetivos de investigación van desde el desarrollo de nuevos modelos para explicar mejor las interacciones químicas (por ejemplo, los enlaces químicos o las fuerzas de dispersión) hasta el diseño de nuevas moléculas, como las nanofármacos.

La Dra. Jessica Whelan es profesora de la Escuela de Ingeniería Química y de Bioprocesos del University College de Dublín. Su investigación se centra en el desarrollo de herramientas y enfoques para optimizar la producción de proteínas, vacunas y terapias celulares y genéticas. El objetivo es poner los medicamentos a disposición de los pacientes con la máxima calidad y el menor coste posible.