Ideas en la Ciencia La Creatividad en la Ciencia: Como los científicos Deciden que Estudiar

por Barry Bickmore

Did you know that creative thinking is found in every field, from art to business and even to science? Creativity plays a critical role in the process of science. The really big problems in science are usually too difficult to solve directly, but creative thinking allows scientists to re-imagine these complex problems and break them down into smaller, solvable parts.

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Success in science requires a creative mind. This module explores the nature of creativity in the scientific process. It details various discoveries and explains how creativity played a significant role in each. The importance of logical thinking and background knowledge to the creative process is discussed.

Términos que usted debe sabertoggle-menu

  • imagine = to conceive of an idea; to create in your mind
  • pattern = a regular tendency; a trend in the data

Tabla de Contenidotoggle-menu

Los estudiantes en clases de ciencia usualmente obtienen la idea de que las investigaciones científicas involucran observaciones cuidadosas y un análisis de datos para probar hipótesis. Sin embargo, una cosa que permanece envuelta en misterio, es como los científicos deciden en una pregunta en particular que ellos preguntan. Por ejemplo, si fuese a preguntarle a un estudiante universitario de biología lo que quiere investigar o que les motiva a estudiar la ciencia, el estudiante podría decir “yo quiero encontrar la cura contra el cáncer”. Pero si le preguntaras que experimentos u observaciones planifica realizar primero, la mayoría de los estudiantes estuvieran perdidos. Al contrario, si estuviese ojeando la tabla de contenidos de una revista de investigación de cáncer, encontraría títulos como “Ligando-receptor independiente de andrógenos variantes derivadas de empalme de exones crípticos significa refractario a las hormonas el cáncer de próstata” (Hu et al., 2009). Claramente, los temas de investigación que escogen los científicos para estudiar y para publicar artículos son un poco mas específicos que curar el cáncer.

¿Entonces como se les ocurren a científicos esas preguntas especificas para estudiar? Pueda que le sorprenda de que el proceso involucra altas dosis de creatividad. Un biólogo ganador de un premio Nobel, Peter Medawar, una vez se refirió a la investigación científica como “el arte de lo soluble” (Medawar, 1984, p. 254). Medawar no se refería que la ciencia es acerca de cosas que se disuelven – se refería de que ser exitoso en la ciencia es acerca de averiguar cuales preguntas se pueden resolver por medio de investigación científica y luego averiguar las soluciones a esas preguntas.. El mundo natural es altamente complejo y los problemas mas grandes e interesantes (como la cura del cáncer) son usualmente muy difíciles de resolver directamente, mentalmente dividiéndolos a partes mas pequeñas que puedan ser resueltas y la especulación acerca de cuales de estas partes pequeñas puedan ser clave en abrir todo el tema. En otras palabras, un científico puede imaginar, por adelantado, resultados posibles de diferentes observaciones y luego diseñar un estudio de investigación que puede ayudarles decidir entre diferentes hipótesis.


¿Qué es la creatividad?

Usted ha de pensar de que el proceso suena mas analítico que creativo, pero los expertos quienes estudian la creatividad han visto que pensamiento lógico siempre es parte del proceso creativo en cualquier campo, desde arte hasta la ciencia hasta en los negocios (Tardif & Sternberg, 1988). La creatividad no es solamente la habilidad de inventar nuevas ideas, si no que tambien reduciendo esas nuevas ideas para enfocarse en una de que pueda ser elaborada. Las personas creativas en cualquier campo encuentran nuevas maneras de ver al mundo – Constantemente se preguntan “¿Qué tal si…?” Pero no se detienen allí. Después de que una persona creativa se pregunta “?Que tal si…?” Luego avanzan a pensar lógicamente por en las consecuencias.

Tome por ejemplo, el estilo Cubista de pintar desarrollado por Pablo Picasso y Georges Braque. Ambos artistas se especializaban en pintar estilos realistas, pero luego decidieron modificar las reglas un poco . ¿“Que tal si…” se preguntaron, si representáramos objetos complejos como personas compuestas de simples figuras geométricas” como cubos, pirámides y esferas? Luego, ¿“Que tal si” aplanáramos estas figuras tridimensionales en un solo plano, como si el objeto fuese visible simultáneamente de todos los ángulos? ¿Cómo se miraría? Picasso, Braque y otros científicos pintaron sujetos, como personas en un estilo cubista, utilizando lógicamente las nuevas reglas (ver Figura 1). Una de las razones por la cual Picasso es considerado un gran artista creativo es porque se le ocurrió una nueva idea y después la elaboro: sus pinturas siguieron las reglas de Cubismo que el ayudo a inventar

Figura 1: Juan Gris, 1912, óleo en lienzo, The Art Institute of Chicago. Un ejemplo de una pintura Cubista importante

La ciencia es creativa en casi la misma manera que el arte, la música o la literatura es creativa, en que los científicos utilizan sus imaginaciones para formular explicaciones - a veces llamadas teorías. (ver nuestro modulo Ideas in Science: Theories, Hypotheses, and Laws para mas información). Estas explicaciones son bien informadas – no son simples adivinanzas – pero no se puede escapar el hecho de que son ultimadamente productos de la imaginación. Como Peter Medawar explico, “Los científicos construyen estructuras explicatorios, narrando historias que son probadas escrupulosamente para ver si son historias acerca de la vida real” (Medawar, 1984, p. 133). Al “narrar historias”, Medawar no quiere decir que los científicos se están inventando cosas de la nada. El quiere decir de que los científicos juntan pedazos de información de manera que tengan sentido, la misma manera que los autores juntan personajes y eventos. Pero el trabajo de un científico no termina allí – la historia que han narrado es probada rigurosamente para ver si tiene sentido en el contexto de todo lo demás que ya sabemos.

Puede ser difícil entender como la creatividad científica trabaja en practica, entonces en este modulo exploraremos brevemente el proceso creativo desde la historia de uno de los problemas mas grandes en la biología – la herencia. Es decir, ¿Cómo heredan los organismos los rasgos de sus padres? Muchos de los conceptos científicos mencionados aquí son examinados en mas detalle en otros módulos pero aquí nos enfocamos en como la creatividad ayudo a desarrollar nuestro entendimiento de este gran problema.

Control de Comprensión

Logical thinking is _____ part of the creative thinking.

Descomponer un problema grande en partes pequeñas

Durante miles de años, la gente ha entendido de que los organismos heredan de sus padres y han criado animales (perros, caballos, ovejas y ganado) por rasgos específicos. Si queremos perros que son fácil de entrenar como compañeros de casería, o si que tengan manchas negras, narices largas u otras cosas, criamos perros que tengan esos rasgos, sabiendo que sus hijos serán mas probables de resultar similarmente. Después de varias generaciones de tales practicas de criamiento, podemos generalmente producir animales que tengan rasgos consistentes – por eso es que existen tantos tipos distintivos de perros.

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American Association for the Advancement of Science/Deanne Fitzmaurice
Figura 2: Portada del volumen 316, edición 5821 de la revista Science, 6 de Abril de 2007

Sin embargo, siempre ha sido claro que patrones de la herencia son complicados. Todos hemos visto algunos niños quienes se parecen bastante a un padre, mientras que otros se parecen a una combinación de los dos. Siempre, otros quizás se parezcan a sus abuelos, o tíos y tías.

¿Entonces como funciona la herencia? Hoy en día, la mayoría de las personas están familiarizados con ideas de genes y ADN, y que heredamos genes de nuestro padres que codifican todos tipos de rasgos como color de piel y algunas enfermedades. Pero imagínese como era para científicos del siglo XIX quienes no sabían nada acerca de los genes o cromosomas o ADN, para poder responder esta pregunta. Era muy grande para tratar de resolver todo de un solo, entonces los científicos empezaron a utilizar sus imaginaciones para dividir el problema en preguntas mas especificas. Existen muchas preguntas mas pequeñas y mas especificas que uno podría preguntar acerca de cómo funciona la herencia, tal y como:

    “¿Cómo se saltan generaciones los rasgos(como color de cabello)?”
  • “¿Por qué algunos hijos se miran bien diferentes que sus padres?”
  • “¿Afecta la herencia de un tipo de rasgo la manera de como se heredan otros rasgos?”

Los científicos también tienen que imaginar como investigar tales preguntas utilizando diferentes métodos de investigación (ver nuestros módulos acerca de Métodos de Investigación). Dado que las técnicas de investigación y el conocimiento que estaba disponible a mediados del siglo XIX, una pregunta que podía ser tratada era simplemente: ¿Qué patrones podemos observar en rasgos heredados? Si la herencia ocurre en ciertos patrones distintivos, esos patrones puedan ayudar a eliminar posibilidades para el proceso involucrado en llevar a cabo esos patrones, la misma manera que uno puede utilizar el tamaño y la forma de huellas en el lodo para determinar quien o que caminaba por esa área.

Control de Comprensión

Creative scientists are able to


Observando patrones en guisantes

Gregor Mendel, un monje Austriaco, miraba los patrones de herencia de manera sistemática. Mendel había sido entrenado en la física y en la matemáticas en la Universidad de Viena, pero tenia una pasión por la biología y fue inspirado por un profesor de biología en la universidad a intentar de “reducir el fenómeno de la vida a leyes físicas y químicas conocidas” (Schwartz, 2008) (Vea nuestro modulo Científicos y la Comunidad Científica (en inglés) para mas información acerca de las personas quienes influyeron la carrera científica de Gregor Mendel). Mendel comenzó realizando experimentos de cruce de razas secretas de ratones grises – una practica que no era apoyada completamente por la iglesia en ese entonces – igual que otros experimentos públicos con varias plantas con flores en su monasterio.

Para 1854, Mendel había decidido en el guisante de jardín común Pisum , para sus experimentos. ¿Por qué guisantes y no ratones? Primordialmente, los guisantes eran mas fáciles de reproducir. Mendel también pudo variedades de Pisum que reproducía verdaderamente para ciertas características fáciles de reconocer. Por ejemplo, algunas variedades producía solamente semillas amarillas, mientras que otras producían solamente semillas verdes; algunas producían flores rojas y otras flores blancas y así sucesivamente. Si cruzaba plantas que producían semillas amarillas con plantas que producían semillas verdes, el pudiese predecir con confianza de que todas las crías de este cruce, las cuales todas tenias semillas amarillas, aproximadamente ¾ de la siguiente generación produciría semillas amarillas, mientras que ¼ produciría semillas verdes. Por lo tanto las crías aun retenían una característica del padre con semillas verde a pesar de que ellos no producían semillas verdes. Mendel entonces propuso un modelo simple, en la que dos características, una de cada padre, son heredadas e involucradas en determinar rasgos. (Figura 3) (Ver Genetics I para mas acerca de leyes de Mendel).

Figura 3: No es una creación de Mendel, pero el cuadro Punnet proporciona una representación visual de cómo los rasgos son pasados de los padres a los hijos.

A pesar de que Mendel mostró que su modelo aplico a siete rasgos de guisantes de jardín, otros rasgos no exhiben tales simples comportamientos. De hecho, el luego realizo experimentos similares en otras plantas y no siempre obtuvo los mismos resultados – la herencia no es así de simple. Siempre, algunos rasgos de varios organismos fueron mostrados de seguir los patrones reconocidos por Mendel que eventualmente los científicos llegaron a creer que el había identificado algo importante acerca de la herencia, a pesar de que habían factores que complicaban (Schwartz, 2008).

La historia de los guisantes de Mendel ilustraron dos puntos importantes acerca de la creatividad de ciencias. Primeramente, la creatividad involucra abstracción. Es decir, a pesar de que de que el mundo verdadero es bien complicado, una persona creativa puede mentalmente eliminar alguna complejidad para revelar simples principios que cuentan principalmente sus observaciones. Las leyes de Mendel no son perfectas pero el es considerado un gran científico debido a que era capaz de identificar patrones importantes en sus datos que otras personas pudieron haber fallado en ver por haberse enfocado mucho en detalles. Segundo, científicos creativos comúnmente pueden ver a través de los factores que complican para ver la esencia del problema, permitiéndoles escoger los casos mas simples para estudiar primero. Esto no es una señal de pereza. Si no que, la idea es que al estudiar los casos mas simples, los científicos pueden construir modelos simples y agregar la complejidad a ellos. Esto es exactamente la razón por la cual Mendel escogió Pisum para su estudio y es exactamente la razón por la cual fue capaz de identificar un patrón tan importante en su idea.

Control de Comprensión

An important aspect in creativity in science is the ability to


La siguiente pregunta

El modelo simple de Mendel de la herencia no fue inmediatamente aceptado. De hecho su trabajo parece que no fue bien conocido por algún tiempo. Pero los patrones de herencia que el identificó fueron cruciales en la búsqueda de la respuesta a otra pregunta: ¿Cuál es el material físico que pasa rasgos heredables de organismos a sus hijos? Identificando el material que carga la información de herencia le permitiría a los científicos estudiar ese material en mas detalle y quizás entender exactamente como se pasan los rasgos.

De nuevo, científicos comenzaron con casos simples – células sencillas. Para el año 1841 el microscopista Robert Remak había recolectado evidencia que nuevas células son formadas por la división de células que existían previamente (Remak, 1841). Durante el proceso de división celular, el núcleo parece disolverse a un protoplasma del original y luego, dos núcleos reaparecen, uno en cada de las dos células producidas. En 1874, Leopold Auerbach, un médico alemán en la Universidad de Breslau, mostró que el los núcleos de las dos células parecen fusionarse cuando un óvulo es fertilizada, y luego la división celular comienza (Auerbach, 1874). Cuando Oscar Hertwig, un zoólogo alemán, leyó el articulo de Auerback, se dio cuenta de que el segundo núcleo puede ser de la célula del espermatozoide. Por ende, el intercambio de material genético de ambos padres puede ocurrir cuando el núcleo de la esperma y un óvulo. Se fusionan.

Cuando esta idea le cayo a Hertwig, inmediatamente dejo todos sus otros proyectos y comenzó a estudiar la fertilización de óvulos de erizos de mar (Figura 4). ¿Por qué erizos de mar? Como zoólogo, Hertwig sabia mucho de organismos, y escogió erizos de mar por una razón muy práctica: sus óvulos son grandes y traslucientes, así es que seria relativamente fácil de ver que sucede dentro un huevo de un erizo de mar bajo un microscopio. El estudio de Hertwig y los de otros científicos mostraron de que durante la división celular, el núcleo se disuelve a lazos llamados “cromosomas”, los cuales se dividen a lo largo y se segregan durante la división celular. Luego fue reconocido que si las cromosomas llevan la información hereditaria en células, el modelo de Mendel puede comprobar una descripción matemática de su comportamiento durante la reproducción(Schwartz, 2008). (Para una descripción completa de cromosomas vea nuestro Módulo ADN I.)

Figura 4: El Echinus melo o erizo de mar melón de agua en Capo Caccia, Alghero, Sardinia

Se ha de estar preguntando de donde vienen estas visiones creativas que envían a los científicos como Oscar Hertwig a estudiar cosas raras como erizos de mar. Podría ser fácil de tomar una vista romántica de este tipo de creatividad y explicarlo de manera superficial como un producto del “genio” de Hertwig o Mendel. Pero la creatividad acerca de que estudiar es solamente posible cuando un científico posee un almacén de conocimiento de fondo del cual tomar información, un concepto discutido mas a fondo en nuestro módulo en inglés Scientists and the Scientific Community.

Control de Comprensión

When it comes to what scientists study, creativity requires


Volviendo al gran problema

Una vez que los científicos habían concluido que las cromosomas llevan la información genética, fueron capaces de estudiarlas de manera mas cercana. Los químicos a principio del siglo XX encontraron que las cromosomas consisten de proteínas y una substancia llamada ácido desoxirribonucleico abreviado como ADN. Experimentos subsiguientes mostraron de que el ADN, y no la proteína, debe llevar el código genético (Schwartz, 2008). Sin embargo, no se sabia de cómo la trabaja la herencia. Aun así no era posible resolver este gran problema directamente. En vez de eso los científicos comenzaron a realizar preguntas relacionadas mas especificas.

Una gran oportunidad en el caso vino con la pregunta hecha por pocos científicos, “¿Cuál es la estructura molecular del ADN?” Cuando los químicos hablan de cómo los átomos están enlazados juntos en configuraciones particulares. Ellos comúnmente visualizan los átomos como bolas pequeñas y los enlaces como palos conectando las bolas.

¿Cómo fue posible que los científicos sabían como cosas tan pequeñas como átomos se conectaban? Resulta que si se cristaliza una sustancia, se pueden disparara rayos X a los cristales, los cuales difractan la radiación en diferentes patrones, dependiendo en el arreglo de átomos. Entre 1951 y 1952, Rosalind Franklin, una química el King’s College, Londres, obtuvo lo que era en ese entonces la mas alta calidad producida de patrones de difracción de ADN cristalizada. Utilizando estos y otros datos, ella pudo averiguar rápidamente los aspectos importantes de una estructura molecular (Elkins, 2003).

En el año 1953, James Watson and Francis Crick, dos de los colegas de Franklin de King’s College, expandieron los datos y los puntos de vista de Franklin para construir un modelo mas completo de la estructura del ADN con bolas y palos. Unieron las piezas en diferentes maneras hasta que tuviesen una estructura que mostrara toda la información que ellos tenian acerca del ADN y se parecia como la doble helice conocida ahora. Su modelo les ayudo a explicar una observación previa por Erwin Chargaff que en el ADN la cantidad de adenina siempre es igual a la cantidad de tiamina y que la cantidad de citosina siempre es igual a la de guanina (Watson & Crick, 1953) (Para mas información vea nuestro modulo DNA II (en inglés).)

Una vez que se conocía la estructura del ADN, el entendimiento de cómo se pasaba el material durante la división celular se hizo mas accesible. Watson y Crick dijeron, “no se nos ha escapado de que el emparejamiento que habíamos postulado inmediatamente sugiere un posible mecanismo de copiar el material genético” (Watson & Crick, 1953). En otras palabras reconocieron de que la estructura podía “separarse” en cebas diferentes que contienen cada una el código genético completo para poder replicarse, una observación hecha por los científicos estudiando cromosomas. El descubrimiento de la estructura del ADN permitió a los científicos de luego trazar las partes de moléculas de ADN individuales que regulan diferentes funciones y rasgos. Los científicos involucrados en el Proyecto del Genoma Humano, por ejemplo, trabajaron entre los años 1990 y el 2003 para catalogar la secuencia de casi tres billones de pares base que hacen el ADN humano. Los científicos han continuamente trabajado con estos datos para identificar como se relacionan los diferentes segmentos de ADN a varios rasgos humanos.


Desarrollando su propia creatividad científica

Ya conocemos como básicamente trabaja la herencia, a pesar de que aun estamos trabajando en el entendimiento de los factores que complican – como el ambiente – que pueden alterar los simples patrones vistos por Mendel. Este conocimiento fue obtenido porque los científicos fueron capaces de dividir una gran pregunta en partes mas manejables para aprovecharse de su conocimiento de fondo para pensar creativamente acerca de respuestas a esas preguntas.

Desarrollando su propia creatividad como un científico comienza con conocer como el sujeto en muchas maneras – literatura, familiarizando con materiales y especialmente, hablando con personas que son expertas. Debido a que son expertos, ellos saben las respuestas que quedan sin responder y tienen un buen sentido para las técnicas que pueden tratar esas preguntas. Puede parecer como una paradoja de que tiene que tener conocimiento para poder ser creativo, pero nuevo conocimiento puede solamente ser generado si ya sabe que ha surgido anteriormente. Si quiere encontrar la cura para el cáncer, por ejemplo, puede que estudie “Las variantes del receptor androgénico ligando independiente derivadas de splicing de exones crípticos” Como Hu y otros (2009) porque son moléculas que pueden señalar la presencia de ciertos tipos de cáncer de próstata y que pueda dar pistas acerca de cómo se desarrolla el cáncer de próstata. No pudiesen formulado tal tema de investigación sin conocimiento adquirido leyendo literatura científica.

Fomentar la creatividad científica también involucra desafiar ese conocimiento, haciendo preguntas de “que tal si”, proponiendo soluciones alternativas y mirando a través de fronteras disciplinarias para contestar las preguntas. ¿Qué tal si el cáncer de próstata es causado por algo que uno consumo? ¿Cómo podríamos examinar eso? ¿Qué otros conceptos pueden ser importantes para contestar esa pregunta? El arte de lo soluble involucra escogiendo cuales preguntas de “que tal si” pueden ser tratadas y postulando creativamente maneras que se pueden contestar.


Conceptos Clavetoggle-menu

  • Unas de las preguntas mas importantes en la ciencia o son demasiado grandes o demasiado complejas para poder contestar directamente, entonces los científicos las dividen en preguntas mas pequeñas y mas fáciles de resolver
  • Muchas veces, las preguntas que investigan los científicos involucran los casos mas simples.
  • Los científicos utilizan la creatividad para determinar cuales preguntas mas pequeñas son probables que den resultados, para imaginar respuestas posibles para sus preguntas y para diseñar nuevas maneras para probar esas respuestas.
  • Para ser creativo, los científicos necesitan información de fondo, la cual ellos obtienen al aprender acerca de trabajo científico anterior, hablando con colegas y de su propia experiencia.

Lectura Adicionaltoggle-menu

Referenciastoggle-menu

Barry Bickmore “La Creatividad en la Ciencia” Visionlearning Vol. POS-3 (4), 2010.

La necesidad es la madre de la invención, si es cierto, pero su padre es la creatividad y el conocimiento es la partera – Jonathan Schattke
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