Evolution med Lego - Biologi - STX

Eleverne simulerer en simpel model af evolutionsteorien ved hjælp af individer med Lego som arvemateriale. Derefter skal de i højere grad tænke selv, når modellen skal udvides og senere formidles.

Eleverne arbejder med deres repræsentations- og modelleringskompetencer, og får derigennem mulighed for at konkretisere nogle af de abstrakte begreber fra evolutionsteorien, og styrke deres mentale modeller. Endelig vil formidling af overvejelser og resultater styrke elevernes formidlingskompetence.

Der arbejdes med kernestof, som på c-niveau knytter sig til ”evolutionsbiologi: eksempler på evolutionsmekanismer” og ”genetik og molekylærbiologi: nedarvningsprincipper, det centrale dogme og mutation”.

Planlægning/overvejelser

Der skal bruges en del legoklodser i 4 forskellige farver, og eleverne skal fordeles i grupper på ca. 4.

Eleverne kan være hurtigt færdige med at afprøve modellen i den første del af aktiviteten. Det tager længere tid at udvide og formidle modellen, hvorfor en vis niveaudifferentiering i de elementer, som skal tilføjes, kan sikre, at alle grupper er færdige nogenlunde samtidig. Fx er det betydeligt nemmere at implementere ændringer i miljøet i forhold til multiple alleler i modellen.

Aktivitetens opbygning

Hver gruppe skal:

Lave 4 bunker a ca. 10 legoklodser i hver sin farve f.eks. en bunke hhv. sorte, hvide, gule og blå
Vælge, hvad hver farvet klods repræsenterer: En arvelig egenskab f.eks. hårfarve eller muskelstyrke
Bygge 4 forskellige individer, som hver består af 3 forskellige farver klodser. Et individ kan fx bestå af en sort, en blå og en hvid klods
Vælge to papirer med hver sin farve som baggrund. Papirfarverne skal være identiske med farverne på to af de lego-farver, som er valgt fx rød og gul
Lægge de to papirer op ad hinanden og placere de fire individer på samlingen mellem papirerne

Fire individer, hver bygget af tre legoklodser, på en rød og gul baggrund. De udgør første generation.

Beregne frekvensen af hver farvet klods i 1. generation (de 4 første individer). Eksempel: Hvis der i alt er 3 røde klodser på bordet, bliver frekvensen af røde klodser = 3/12 = 1/4 = 0,25
Notere frekvenserne i tabel 1 nedenfor. Checke, at summen er 1
Vælge én af deres fire farver, som ikke også er en baggrundsfarve. Noter farven her:
Lade individerne udvikle sig som følger:
- A: Hvert individ formerer sig og får det samme antal afkom som dets antal af klodser i baggrundsfarverne
- B: Hvert afkom bygges som en kopi af dets ophav, men hver klods i hvert afkom har en 50% chance for at ændres (mutere) til en tilfældig af de andre klods-farver. Brug en terning eller digital tjeneste til at opnå tilfældighed f.eks. 1-3 på en 6 siders terning medfører at klodsen ændrer farve. Afgør farven med en 6 siders terning f.eks. en hvid klods ændres til en 1-2=rød, 3-4=blå eller 5-6=gul klods.
- C: Afkom med mindst en af de klodsfarver, der blev skrevet ned ved punkt 8, dør. Skil dem ad og læg klodserne tilbage i bunkerne
- D: De gamle individer (forældrene) dør. Skil dem ad, og læg deres klodser tilbage i bunkerne
Bestemme farve-frekvenserne i den nye generation (afkommet), og notere i tabel 1. Checke, at summen er 1
Placere afkommet på samlingen mellem de to baggrunde og gentage de to sidste punkter

Eksempel på formering ud fra et individ

Et individ af blå, hvid og gul klods på en gul og rød baggrund vil få 1 afkom grundet den gule klods på gul baggrund. Var baggrunden gul og blå, ville individet få 2 afkom. Et afkom bygges som udgangspunkt også af en blå, hvid og gul klods. (punkt A)

Ophav af blå, hvid og gul legoklods til venstre. Afkommet, der umiddelbart er identisk med dets ophav, ses til højre.

Der kastes terning en gang for hver klods i afkommet for at afgøre om klodsen skifter farve. F.eks. kan den blå forblive blå, den gule forblive gul, men den hvide klods skifter farve (mutation). Terningen kastes igen for at afgøre den nye farve i stedet for hvid - det kunne være gul. (punkt B)

Ophav af blå, hvid og gul legoklods til venstre. Til højre ses afkommet efter mutation, som nu består af en blå, gul og gul legoklods.

Afkommet består af blå, gul og gul. I dette eksempel blev hvid valgt, som den farve, der forårsager afkommets død, hvorfor afkommet af blå, gul, gul overlever. (punkt C)

Det ældre individ dør (af alder) og skilles ad, og klodserne herfra lægges tilbage i bunkerne. Afkommet fortsætter til næste generation. (punkt D)

Til venstre ses ophav, som bestod af blå, hvid og gul legoklods. Afkom af blå, gul og gul legoklods ses til højre.

Opgaver:

Er frekvensen af hver farve uændret over tid? Hvorfor/ikke?
Hvad sker der med den arvelige variation gennem generationerne?
Hvilke arvelige egenskaber (farver klodser) hhv. øger og sænker fitness (reproduktiv succes)?
Diskuter hvordan modellen (aktiviteten) kan ændres, så den viser andre dele af evolutionsteorien. F.eks. kan I arbejde med et af følgende elementer:
- Ændringer i miljøet
- Ind-/udvandring
- Seksuel selektion
- Formering med han og hun (kønnet formering)
- Hver arvelig egenskab findes som to alleler (kræver klodser med næsten samme farve)
Afprøv jeres foreslåede ændringer, noter i tabel 2 nedenfor (eller i en tabel I selv laver) og evaluer om modellen nu viser det, I forventede
Forestil jer, at jeres model skal sættes i produktion med elever på ungdomsuddannelserne som målgruppe. Vurder innovationshøjde, realiserbarhed, relevans og værdiskabelse
Forklar for en anden gruppe, hvilke ændringer I har arbejdet med, og hvilken del af evolutionsteorien de skal illustrere

Tabel 1:

Generation	1.	2.	3.	4.
Individer
Klodser ialt
Klodsfarve:
Farve 1 Frekvens
Farve 2 Frekvens
Farve 3 Frekvens
Farve 4 Frekvens
Sum af frekvenser

Opsamling og evaluering

Sæt grupperne til at forklare hinandens modeller 2 og 2: Hvilke ændringer har de arbejdet med, og hvilken del af evolutionsteorien skal de illustrere. Det er vigtigt at sikre transfer mellem elevernes øvrige faglige arbejde og aktiviteten, så den ikke kun står tilbage, som en sjov halv time med legoklodser.

Afslut med, sammen med eleverne, at koble aktiviteten til teori, figurer og modeller, som der er i deres lærebog eller undervisning.

Kreditering

Rasmus Kragh Wendelbo, Svendborg Gymnasium, i samarbejde med CFU