Future City Lab: Teoria dos Germes

Estabeleça o cenário: Um grupo de criadores de gado no interior de Nova York informa que uma grande quantidade de vacas está morrendo. Os agricultores notam que as vacas parecem morrer rapidamente, muitas vezes sem aviso prévio. Diga aos alunos que eles são microbiologistas encarregados de resolver a questão do que está matando as vacas. Eles são solicitados (nos slides e nas apostilas) a fazer duas perguntas e a executar uma ação para ajudá-los a aprender mais.

As perguntas prováveis ​​serão parecidas com:

1.) O que as vacas estão comendo?

2.) Qual a idade das vacas?

As perguntas ideais seriam:

1.) Que diferenças existem entre as vacas que morreram e as que não morreram?

2.) O que as vacas mortas têm em comum entre si?

Ações potenciais:

1.) Examine as vacas mortas e / ou vivas

2.) Coletar dados do censo sobre vacas: idade, sexo, peso, etc.

Por sugestão dos alunos, diga que autopsiamos as vacas doentes e cultivamos algumas bactérias a partir de suas entranhas. Revele a primeira descoberta: todas as vacas doentes tinham a espécie Bacillus anthracis. Faça três novas perguntas (em slides e apostilas)

1. Qual é uma razão B. antracis pode ser a causa da doença? Resposta: Sabemos que algumas bactérias são patógenos. B. antracis é encontrado em todas as vacas mortas, para que elas possam ser a causa da morte.

2. Qual é uma razão B. antracis NÃO pode ser a causa da doença? Resposta: IPode ser uma coincidência. B. antracis pode ser uma espécie bacteriana benigna comum.

3. Quais informações adicionais você precisa? Resposta: We primeiro precisamos descobrir se B. antracis também é encontrado em vacas saudáveis!

Depois que os alunos escreverem e compartilharem suas respostas, agora revele B. antracis NÃO é encontrado em vacas saudáveis. O que isso implica? Responda: Isso apóia a ideia de que B. antracis é nosso patógeno, ao contrário de uma bactéria encontrada em vacas saudáveis ​​e doentes, como P. ruminicola.

Neste ponto, explique que agora estabelecemos uma correlação. Defina a correlação (usando o slide). Uma correlação NÃO é a mesma que estabelecer causa. O exemplo da apresentação é que a chuva no Bronx se correlaciona fortemente com o consumo de peixe nos EUA. Essa é uma correlação forte, mas uma coincidência.

Pergunte aos alunos: Como os cientistas estabelecem a causa? (Resposta: Experiências.) Então, o que faltava em nossa investigação anterior que a tornaria um experimento? (Responda: Um grupo de controle.)

Diga aos alunos (usando slides) que eles têm os seguintes materiais para trabalhar no design do experimento:

1.) Quantas vacas saudáveis ​​forem necessárias

2.) Cultura líquida de B. antracis em tubos de ensaio

3.) Cultura líquida de P. ruminicola em tubos de ensaio

Idealmente, os alunos planejarão um experimento para infectar um grupo de vacas com B. antracis (o grupo de teste) e outro grupo com P. ruminicola (o controle, presumivelmente seguro). E se B. antracis é a causa da doença, o grupo de teste morre e o controle sobrevive. E se B. antracis é benigno, todas as vacas vão viver. Se dar às vacas grandes quantidades de bactérias em geral é prejudicial, as vacas de ambos os grupos morrerão.

Observe que esta lição é baseada em métodos usados ​​na medicina histórica, nos quais foi considerado aceitável a realização de experimentos em animais. A ciência médica se afastou cada vez mais do uso de animais em experimentação, especialmente à medida que a tecnologia científica melhora. O caso contra testes em animais, do Comitê de Médicos para Medicina Responsável: http://www.pcrm.org/sites/default/files/pdfs/research/research/Problems-Associated-with-Animal-Experimentation.pdf

Depois que os alunos projetarem seus experimentos, revele que redescobriram os experimentos de Robert Koch, que provou que B. antracis foi a causa de surtos de antraz em bovinos em 19^thAlemanha do século. Os postulados de Koch são os seguintes:

1.) O micróbio deve ser encontrado em indivíduos doentes, mas NÃO em indivíduos saudáveis.

2.) O micróbio é cultivado a partir de indivíduos doentes.

3.) O micróbio deve causar doenças quando introduzido em indivíduos saudáveis.

4.) O mesmo micróbio exato é cultivado em indivíduos recém-doentes.

Os dois primeiros passos são estabelecer correlação. O terceiro passo estabelece a causalidade. A quarta correlação de dupla verificação.

Permita que os alunos solidifiquem seus conhecimentos praticando com as etapas usando a tuberculose como exemplo. A última pergunta do folheto pergunta: Qual é um problema em potencial no uso dos postulados de Koch?

Os alunos devem ser capazes de identificar pelo menos um problema, incluindo: o problema ético de infectar seres humanos e animais; nem todas as doenças são causadas por bactérias; as bactérias podem sofrer mutações e mudar.

Defina a cena, potencialmente usando Este artigo para referência. Na década de 1830, milhares de pessoas morreram de cólera. Pergunte aos alunos quais eles acham que os fatores contribuintes podem ter sido. (As respostas podem incluir: mau saneamento, alimentos estragados, água ruim, superlotação.)

Agora sabemos que a cólera é causada por uma bactéria transmitida pela água chamada Vibrio cholerae. Pergunte: que evidências você pode usar para convencer um nova-iorquino de que o cólera foi causado por uma bactéria e não pela má qualidade do ar (conforme postulado pela teoria do miasma?). Na verdade, a cólera era muito mais prevalente nas cidades, e as cidades têm pior qualidade do ar. A cólera afeta mais as pessoas pobres e as pessoas pobres tendem a viver em áreas de baixa qualidade do ar. Eles não podiam se dar ao luxo de sair de férias para o campo e tomar ar fresco.

A cólera é transmitida por água ruim e contato com matéria fecal. As pessoas pobres também tendiam a viver em áreas de falta de saneamento e em locais muito mais próximos entre si, aumentando a taxa de transmissão da doença. De fato, a cólera é uma doença resultante da superlotação sem infraestrutura adequada para sustentá-la.

Métodos possíveis:

1.) Estabelecer correlação através da cultura V. cholerae de pessoas doentes.

2.) Causar cólera em não-humanos (talvez camundongos) injetando-os com V. cholerae.

Explique que, embora os nova-iorquinos não tenham resolvido a fonte da cólera, essa epidemia, juntamente com um grande incêndio em 1835, ajudou a cidade a tomar a decisão de construir o aqueduto de Croton (a construção começa em 1837 e termina em 1842). A água potável estava amplamente disponível em toda a cidade na década de 1850 e Nova York nunca teve um grande surto de cólera depois disso.

Termine esta discussão apresentando o trabalho do Dr. John Snow, que primeiro ajudou a identificar a água como fonte de cólera durante um surto de cólera em Londres em 1854. Ao mapear sistematicamente os casos de cólera, ele conseguiu perceber que a maioria se agrupava em torno de um único poço infectado . Esse tipo de coleta cuidadosa de dados precisa ser a base de políticas de saúde pública cientificamente sólidas.

Contraste análises científicas com instintos em relação ao viés social: durante o surto de cólera de 1832, a doença atingiu as áreas mais pobres com mais força, particularmente uma região na parte baixa de Manhattan chamada Five Points, onde os nova-iorquinos negros e irlandeses viviam. A atitude de muitos na época era que essas pessoas adoeciam por causa de suas falhas morais. Discuta com os alunos: como o uso indevido da correlação afeta potencialmente a política de saúde? Como a confusão de correlação / causalidade reforça atitudes racistas ou classistas?

Esta lição nos mostrou a importância de uma coleta cuidadosa de dados à medida que identificamos fontes de doenças durante surtos de doenças - e como isso pode resultar em desenvolvimentos, como a construção do Aqueduto de Croton, que são benéficos para todos. Nós nos concentramos em fontes históricas até agora, e a ciência moderna é muito mais sofisticada do que era há 150 anos. Você consegue pensar em algum surto moderno e nos desafios para um tratamento eficaz? (As possíveis respostas podem incluir o zika, o ebola ou a cólera novamente em países não desenvolvidos.) Existe algo que nós, como cidadãos, podemos fazer para ajudar a facilitar as taxas de transmissão?