Ejercicio resuelto de Virus · Biología · Cataluña · 2021

En marzo de 2020, un equipo de investigadores chinos publicó en el Journal of Medical Virology una investigación que evaluaba la utilidad de tres tipos de mascarilla (N95, quirúrgica y de tela con filtro) a la hora de prevenir la transmisión del virus de la gripe. Por motivos de seguridad, hicieron el experimento con una variedad poco patógena del virus. Los datos obtenidos fueron los siguientes:

Tipo de mascarilla	Virus filtrados por la mascarilla N95	99,98 % Quirúrgica	97,14 % De tela con filtro	95,15 %

Fuente: Qing-Xia MA et al., https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/jmv.25805.

1. Identifique los elementos indicados de la investigación. [1 punto]
a) ¿Cuál es el problema que estudiaban estos investigadores? Plantee una hipótesis posible.

Problema: Hipótesis:

b) ¿Cuáles son las variables independiente y dependiente de la investigación?

Variable independiente: Variable dependiente:

2. Diseñe un experimento para resolver el problema planteado en el apartado anterior. Para hacerlo, dispone de 60 dispositivos como el de la figura, que funcionan de la manera siguiente:
— con el nebulizador se crean aerosoles con virus que van a parar dentro de una bolsa de plástico;
— la jeringa, simulando la respiración humana, aspira de la bolsa los aerosoles con virus, los cuales, si atraviesan la mascarilla, quedan depositados encima de una esponja.
También dispone de los tres tipos de mascarilla (N95, quirúrgica y de tela con filtro) y de las medidas de protección adecuadas para no contagiarse. Puede cuantificar los virus que hayan quedado en la esponja con la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). No hace falta que explique cómo funciona la PCR. [1 punto]

Fuente: Imagen modificada a partir de Qing-Xia MA et al.

$\textbf{1. Identifique los elementos indicados de la investigación. (1 punto)}$

$\textbf{a) ¿Cuál es el problema que estudiaban estos investigadores? Plantee una hipótesis posible.}$

Cuestión	Respuesta Problema	Si las mascarillas sirven para prevenir la transmisión del virus de la gripe y, en caso afirmativo, cuál de los tres tipos disponibles (N95, quirúrgica y de tela con filtro) retiene una proporción mayor de virus. Hipótesis	Los tres tipos de mascarilla filtran una parte importante de los virus, pero no todos con la misma eficacia: la N95 retendrá un porcentaje mayor que la quirúrgica, y esta más que la de tela con filtro. La hipótesis contraria, o hipótesis nula, sería que no hay diferencia entre los tres tipos.

$\textbf{b) ¿Cuáles son las variables independiente y dependiente de la investigación?}$

Cuestión	Respuesta Variable independiente	El tipo de mascarilla: N95, quirúrgica o de tela con filtro. Es lo que el investigador escoge y modifica en cada condición. Variable dependiente	El porcentaje de virus retenidos por la mascarilla, que se obtiene a partir del número de virus que llegan a la esponja. Es lo que se mide y lo que se espera que cambie según el tipo de mascarilla.

$\textbf{2. Diseñe un experimento para resolver el problema planteado en el apartado anterior. (1 punto)}$

Con sesenta dispositivos disponibles, el diseño se organiza en cuatro condiciones de quince dispositivos cada una.

Tres de esas condiciones corresponden a los tres tipos de mascarilla: quince dispositivos con mascarilla N95, quince con mascarilla quirúrgica y quince con mascarilla de tela con filtro. La cuarta es imprescindible y es la que a menudo se olvida: quince dispositivos idénticos pero sin ninguna mascarilla, que constituyen el grupo de control. Sin ellos no se sabría cuántos virus llegan a la esponja cuando no hay barrera alguna, y ese valor es justamente el $100\,\%$ de referencia respecto al cual se calcula el porcentaje filtrado.

Todas las condiciones han de funcionar exactamente en las mismas circunstancias, porque solo así la diferencia observada puede atribuirse a la mascarilla. Hay que usar la misma cepa poco patógena del virus, la misma concentración en el nebulizador, el mismo volumen y la misma velocidad de aspiración de la jeringa, el mismo número de aspiraciones, el mismo tiempo total y la misma temperatura y humedad. Conviene además que las mascarillas se coloquen y se sellen siempre de la misma manera, porque un ajuste deficiente dejaría pasar el aerosol por los bordes y falsearía el resultado.

Terminado el ensayo, se recoge la esponja de cada dispositivo y se cuantifican los virus depositados en ella mediante PCR. Con esos datos se calcula, para cada mascarilla, el porcentaje filtrado:

$\%\ \text{filtrado} = \dfrac{\text{virus en el control} - \text{virus en la esponja con mascarilla}}{\text{virus en el control}}\cdot 100$

Disponer de quince réplicas por condición permite calcular la media y la desviación de cada grupo y aplicar después una prueba estadística que decida si las diferencias entre los tres tipos de mascarilla son significativas o atribuibles al azar. Un solo dispositivo por condición no permitiría concluir nada.

Por último, todo el trabajo debe hacerse con las medidas de protección adecuadas y con la variedad poco patógena del virus, que es precisamente la razón por la que el experimento puede plantearse en el laboratorio con seguridad.