GAMETOGÊNESE -/- Emanuel Isaque Cordeiro da Silva Instituto Agronômico de Pernambuco Departamento de Zootecnia – UFRPE Embrapa Semiárido -/- • _____OBJETIVO -/- Os estudantes bem informados, estão a buscando conhecimento a todo momento. O estudante de Veterinária e Zootecnia, sabe que a Reprodução é uma área de primordial importância para sua carreira. Logo, o conhecimento da mesma torna-se indispensável. No primeiro trabalho da série fisiologia reprodutiva dos animais domésticos, foi abordado de forma clara, didática e objetiva os mecanismos de diferenciação (...) sexual dos embriões em desenvolvimento, quais os genes envolvidos nesse processo e tudo mais. Nesse segundo trabalho, a abordagem será teórica, mas também clara, sobre a formação primordial dos gametas femininos e masculinos, através da ovogênese nas fêmeas e a espermatogênese nos machos. Esse trabalho visa levar a importância do processo de formação dos gametas e a produção hormonal das gônadas, bem como o entendimento sobre as interações com o eixo hipotálamo-hipofisário. -/- •____INTRODUÇÃO -/- A reprodução sexual é um processo mediante a qual dois organismos da mesma espécie unem seu material genético para dar lugar a um organismo fixo com combinação única de genes; para isso, cada organismo produz células que contém a metade do material genético característico da espécie. Essas células haploides (1n) são denominadas gametas; ao combinar-se um gameta masculino com um feminino produz-se uma célula diploide (2n) (zigoto ou ovo) a partir da qual se forma o embrião. A grande maioria das espécies com reprodução sexual são anisogâmicas, o que significa que produzem dois tipos de gametas diferentes: os gametas masculinos são microscópios, móveis e produzem-se em grande quantidade, enquanto que os femininos são grandes, imóveis e produzem-se em menor quantidade. O tipo de gameta que um indivíduo produz é o que define seu sexo; sobre os animais o macho é o indivíduo que produz grandes quantidades de espermatozoides e a fêmea produz uma menor quantidade de óvulos, enquanto que nas plantas as gônadas masculinas são as produtoras pólen e as femininas produzem oosferas. Os gametas são diferentes do resto das células do organismo, as quais se chamam células somáticas; essas últimas são diploides porque contém dois pares de cromossomos, um par herdado do pai do indivíduo e o outro da mãe. As células somáticas, ademais, se dividem por mitose, ao qual os cromossomos se duplicam antes de cada divisão celular e cada uma das células filhas recebe um complemento diploide idêntico dos cromossomos, logo todas as células somáticas de um indivíduo possuem o mesmo material genético, embora cada tipo celular expresse diferentes combinações de genes. Em contraponto, os gametas são células haploides porque possuem somente um par de cromossomos e a metade do material genético característico da espécie. Cada um dos cromossomos em um gameta é resultado da recombinação dos genes contidos nos cromossomos paterno e materno do indivíduo que originam o gameta, e cada um destes possuem uma combinação única de genes. Os gametas se formam a partir das células germinais, que são células que em sua origem são diploides e elas de “comprometem” a manter-se como uma linha celular especial que em determinado momento sofrerá o processo de meiose para dar origem aos gametas haploides, sejam óvulos ou espermatozoides segundo o sexo do animal. Como descrito no trabalho sobre a diferenciação sexual, as células germinativas primordiais originam-se no epiblasto do embrião, e migram desde o saco vitelino até colonizar as cristas gonodais, onde, por sua vez, proliferam-se e se organizam junto com as células somáticas da gônada primitiva para formar o testículo ou o ovário. As células germinais masculinas e femininas tem a mesma origem embrionária. As gônadas indiferenciadas em um embrião possuem três tipos celulares: as células que dão origem aos gametas (ovogonia ou espermatogonia), as precursoras de células que nutrem os gametas em desenvolvimento (células da granulosa no ovário; células de Sertoli no testículo) e as precursoras de células que secretam hormônios sexuais (células da teca no ovário; células de Leydig no testículo). As células germinais são as únicas estruturas do organismo que têm a capacidade de dividir-se por meiose sofrendo uma redução no número de seus cromossomos, sendo responsável pela transmissão da carga genética aos descendentes. Em contraste, as células somáticas somente se dividem por mitose. A formação dos gametas compreende fases sequenciais de mitose, meiose e pós-meiose. Esses processos são altamente organizados e necessitam de um preciso e bem coordenado programa de expressão genética. Uma das características importantes da gametogênese é a redução cromossômica, que através da meiose, reduz pela metade o número de cromossomos e produz células distintas entre si, devido a trocas de material genético entre os pares de cromossomos provenientes do pai e da mãe, o que ocorre no processo de “crossing over” durante a primeira fase da meiose. A gametogênese é o processo mediante o qual as células germinais de cada sexo se multiplicam, dividem e diferenciam até formar os gametas. No caso da formação dos gametas masculinos o processo recebe o nome específico de espermatogênese, e para os gametas femininos é denominado como ovogênese. Embora os dois processos alcancem o objetivo comum de produção das células haploides, por onde compartilham algumas características, existem diferenças marcadas entre eles devido a necessidade de produzir um número muito distinto de gametas, de tamanho diferente, e com características de motilidade também distintas. -/- •___ESPERMATOGÊNESE -/- A espermatogênese é o processo mediante o qual se produz os gametas masculinos denominados espermatozoides. Durante a vida fetal as células germinais e as células somáticas do testículo em formação organizam-se em túbulos seminíferos que se derivam dos cordões sexuais primários e conformam a maior parte da medula do testículo. Na etapa fetal cada tubo seminífero é delimitado por uma membrana basal, recoberta na parte interior pelas células precursoras das células de Sertoli (um tipo de células somáticas). No exterior do túbulo localizam-se as células precursoras das células de Leydig ou intersticiais (figura 1), que também são células somáticas. Entre a membrana basal e as células de Sertoli encontram-se algumas células germinais denominadas espermatogonias de reserva A0 (denominadas gonócitos) que serão o único tipo de células germinais presentes no testículo enquanto o animal não alcançar a puberdade. As células de Sertoli estabelecem na região basal uniões oclusoras entre si, formando parte da barreira hemato-testicular. As espermatogonias A0 localizam-se por dentro da membrana basal do túbulo seminífero, embora fora da barreira hemato-testicular. Figura 1: fase neonatal. Nota-se a grande infiltração de tecido intersticial em quase 50% da seção originando que os túbulos sejam pequenos e redondos em sua maioria. O citoplasma e núcleo das células pré-Leydig são notadas claramente por essa ser uma espécie suína onde o tecido intersticial está claramente diferenciado. Hematoxilina-eosina (X 220.5). Fonte: Embrapa. -/- O número de células de Sertoli no testículo depende da influência do hormônio folículo estimulante (FSH) presente durante a vida fetal e as primeiras etapas de vida pós-natal. A população de células de Sertoli ao chegar a puberdade se manterá fixa durante o resto da vida do animal; existe uma relação positiva entre o tamanho e a população de células de Sertoli e a capacidade de produção de espermatozoides do testículo. As células de Sertoli são as únicas células somáticas que estão no epitélio seminífero, e sua função é a nutrição, sustentação e controle endócrino das células germinais. As células de Sertoli participam ativamente no processo de liberação dos espermatozoides para a luz do túbulo. Nesse momento, as células de Sertoli realizam a fagocitose de parte do citoplasma do espermatozoide dos chamados corpos residuais. As células de Sertoli também fagocitam as células germinais que se degeneram no curso normal da espermatogênese. Essas células ainda sintetizam grande quantidade de proteínas, como por exemplo as proteínas ABP (androgen hinding protein), que transportam andrógenos para todo o aparelho reprodutivo, transferrinas, que transportam ferro para a respiração celular das células germinais e também às inibinas, que regulam a liberação de FSH pela hipófise, através de um sistema de retroalimentação (feedback) negativa (figura 2). Figura 2: epitélio seminífero, células de Sertoli (flecha) (400 X). Fonte: Embrapa. -/- Antes da puberdade dos túbulos seminíferos observam-se ao corte como estruturas de diâmetro pequeno, sem luz, e conformados unicamente pelas células de Sertoli e espermatogonias de reserva e rodeados por abundante tecido intersticial, ao que estão presentes as células precursoras das células de Leydig. Ainda antes da puberdade, a diferenciação celular manifesta-se primeiro pela presença de espermatócitos primários, os quais se degeneram em geral na fase de paquíteno, por falta de estimulação hormonal. A partir de que o animal chega a puberdade inicia-se o processo de espermatogênese, que se manterá durante toda a vida do animal, exceto em espécies de animais silvestres muito estacionais, ao qual pode se suspender durante a época não reprodutiva para voltar e ser retomada na época ou estação reprodutiva. Depois da puberdade, os túbulos seminíferos possuem um diâmetro muito maior; em seu interior observa-se um grande número de células germinais de todos os tipos, diferentes estádios de divisão, e em seu lúmen contém líquido e espermatozoides. Ainda sobre o alcancei da puberdade, as espermatogonias começam a dividir-se aceleradamente por mitose, enquanto que no espaço intersticial as células mesenquimais também começam a se diferenciar e a dar origem as células de Leydig (figura 3). A partir dessa etapa as células de Leydig (totalmente diferenciadas) são também evidentes no exterior do túbulo, junto com as células mioides ou peritubulares que o rodeiam o que ao contrair-se são responsáveis por controlar o avanço dos fluidos e as células presentes no lúmen do túbulo. As células mioides estão situadas ao redor do túbulo, e é creditado a elas a promoção da contração e da integridade estrutural do túbulo. Esse tipo celular apenas se diferencia na puberdade pela ação dos andrógenos (figura 4). As interações entre as células de Sertoli e as mioides parecem ter um papel importante na manutenção das funções do testículo. Durante o processo de espermatogênese, as espermatogonias de reserva dividem-se periodicamente e enquanto algumas células fixas permanecem como espermatogonias de reserva, outras proliferam e sofrem uma seção de divisões mitóticas durante as quais se vão diferenciando até formarem espermatócitos primários (espermatocitogênese ou fase de mitose), logo sofrem divisões especiais mediante as quais reduzem seu número de cromossomos (fase de meiose), e ao final trocam de forma para converter-se em espermatozoides (espermatocitogênese) (figura 5). Cada uma dessas etapas da espermato- gênese será descrito detalhadamente adiante, antes é necessário a explicação de algumas características das células de Sertoli e de Leydig que ajudarão a entender seu papel durante a espermatogênese. Figura 3: células de Leydig no espaço intersticial do testículo bovino adulto PAS (400 X). Fonte: Embrapa. -/- Figura 4: o estabelecimento da puberdade pela presença de espermatozoides no túbulo. Hematoxilina-eosina (400 X). Fonte: Embrapa. Figura 5: fases mitóticas das espermatogonias (A0 e B) para formação de um espermatócito primário e as duas fases de meiose que se sucedem antes da espermatogênese. Fonte: ZARCO, 2018. -/- Ao início da espermatocitogênese as uniões oclusoras entre as células de Sertoli se abrem por etapas (como as comportas de um submarino) para permitir a passagem das espermatogonias em direção ao centro do túbulo seminífero sem que se estabeleça uma continuidade entre o exterior e o interior da barreira hemato-testicular. Uma vez ultrapassada essa barreira, as sucessivas gerações de espermatogonias, espermatócitos, espermátides e espermatozoides irão se localizar em direção ao interior do túbulo seminífero, em estreita associação com as células de Sertoli. Em consequência, as células de Sertoli dividem o túbulo seminífero em dois compartimentos; o compartimento basal (debaixo das uniões oclusoras das células de Sertoli), ao qual residem as espermatogonias de reserva, e o compartimento adluminal (em direção ao centro do túbulo), cujos espaços entre as células de Sertoli desenvolvem o resto do processo de espermatogênese (meiose e espermatocitogênese). Esse feito é importante porque durante a vida fetal as únicas células germinais existentes eram as espermatogonias de reserva, pelo que os antígenos expressados por gerações mais avançadas (espermatogonias intermediárias, secundárias, espermátides e espermatozoides) não são reconhecidos como próprios do corpo pelo sistema imunológico. Logo, o anterior implica que deve existir uma barreira entre eles e o sangue para evitar um ataque imunológico. Em todas as etapas da espermatogênese, as células de Sertoli atuam como células de suporte para as células germinais, que sempre permanecem recoberta pela membrana das células de Sertoli. Também atuam como células nutricionais já que proporcionam o meio em que as células germinais se desenvolvem e maturam, assim como as substâncias que regulam e sincronizam as sucessivas divisões e transformações das células germinais. As células de Sertoli produzem hormônios, como estrógenos e inibina que atuam sobre a hipófise para regular a secreção das gonadotropinas que controlam a espermatogênese. As células de Leydig que residem no exterior do túbulo seminífero também são importantes para a espermatogênese: produzem a testosterona que estimula e mantém a espermatogênese, bem como serve como substrato sobre o qual atua como aromatizador das células de Sertoli para transformá-las em estrógenos. Como supracitado, para seu estudo podemos dividir a espermatogênese em três fase: espermatocitogênese, meiose e espermiogênese (figura 6). Agora, serão descritas cada uma dessas etapas. Em algumas espécies, incluindo no homem, os macrófagos representam o segundo tipo celular intersticial mais numeroso no testículo, depois das células de Leydig. Os macrófagos e vários subtipos de linfócitos são identificados nós testículos de ovinos e ratos. Eles estão intimamente associados com as células de Leydig e atuam juntamente na regulação da esteroidogênese. Figura 6: fluxograma da espermatogênese. -/- Espermatocitogênese -/- A espermatocitogênese, também chamada de etapa proliferativa ou de mitose, consiste numa série de divisões mitóticas sofridas pelas células descendentes de uma espermatogonia de reserva. Uma vez que a célula se divide, abandona o estado de reserva e começa um processo de diferenciação. As espermatogonias de reserva (denominadas espermatogonias A0 na rata ou As nos humanos) são células que existem desde a vida fetal e que permanecem mitoticamente inativas durante a infância. Uma vez que alcançam a puberdade começam a dividir-se em intervalos regulares, e as células filhas podem permanecer como espermatogonias de reserva ou abandonar a reserva e ingressar na dita espermatocitogênese. Uma vez abandonada a reserva, as células filhas que vão se formando em cada divisão permanecem unidas por pontes citoplasmáticas, constituindo um clone que se divide sincronicamente. As células que se formam depois de cada divisão continuam sendo espermatogonias, porém cada geração é ligeiramente diferente da anterior. Na rata, por exemplo, as espermatogonias tipo A0 ao dividir-se originam espermatogonias do tipo A1, que em sucessivas divisões formam espermatogonias dos tipos A2, A3 e A4, as quais, por sua vez, sofrem outra mitose para formar espermatogonias intermediárias e uma mais para formar espermatogonias do tipo B. Essas últimas se diferenciam (sem se dividir) em espermatócitos primários, processo em que termina a fase de espermatocitogênese, que literalmente significa processo de geração de espermatócitos. As espermatogonias tipo A0 são a fonte para a contínua produção de gametas. A metade delas se dividem e formam células iguais (as chamadas células tronco) e a outra metade forma as espermatogonias A1, que sofre novas divisões mitóticas e formam os tipos 2, 3 e 4. O tipo A4 sofre mitose para formar a intermediária (A In), que por mitose, forma a tipo B (figura 6). Esses tipos de espermatogonias podem ser identificadas em evoluções histológicas de acordo com sua organização topográfica na membrana basal dos túbulos seminíferos ou mediante seu conteúdo de heterocromatina. Outra maneira de diferenciação se baseia em marcadores moleculares específicos que distinguem as espermatogonias tronco (A0) das demais, com os fins de isolamento, desenvolvimento in vitro e transplante. As tipo B passam por mitose para formarem os espermatócitos primários; estes iniciam a primeira etapa da meiose formando os espermatócitos secundários; na segunda etapa da divisão meiótica, cada espermatócito secundário se divide e formam as chamadas espermátides. Quando o testículo alcança seu desenvolvimento total, a meiose completa-se e as espermátides originadas se convertem em espermatozoides. Um dos maiores sinais característicos desse fenômeno é o alargamento das espermátides e sua migração em direção ao lúmen do túbulo seminífero (figuras 4, 7 e 8). Figura 7: espermatogonias marcadas por imuno-histoquímica, anticorpo monoclonal TGFa (400 x). Figura 8: fases de divisões meióticas (M), espermatócitos em paquíteno (PA) e espermatócitos secundários (ES). -/- Figura 9: estádio posterior a liberação dos espermatozoides na luz do túbulo. Hematoxilina-eosina (400 x). Mediante as seis divisões mitóticas que ocorrem durante a espermatocitogênese se forma potencialmente um clone de 64 espermatócitos primários a partir de cada espermatogonia A que ingressa sobre o processo. Não obstante, algumas células sofrem apoptose em cada uma das etapas do processo, ao qual o número real formado é menor. Em outras espécies produzem-se um transcurso similar de divisões mitóticas sucessivas durante a espermatocitogênese, embora a nomenclatura utilizada possa ser distinta, por exemplo nos bovinos as duas últimas divisões mitóticas dão origem as espermatogonias de tipo B1 e B2. -/- Meiose -/- Uma vez que as espermatogonias B se diferenciam em espermatócitos primários, esses iniciam a etapa de meiose, com uma nova divisão; desta vez a divisão é do tipo meiótica. Ao completar-se a primeira divisão meiótica (meiose I) se obtém os espermató-citos secundários, que ao sofrer a segunda divisão meiótica (meiose II) dão origem as espermátides. Vale salientar que a meiose é o processo mediante o qual reduz-se a metade do número de cromossomos, pelo que as espermátides que se obtém são células haploides (1n). Os espermatócitos secundários que se formam depois da primeira divisão meiótica contém a metade do número normal de cromossomos, porém a mesma quantidade de DNA já que cada cromossomo é duplo. As espermátides formadas na conclusão da segunda divisão meiótica (figura 7), por sua vez, contém a metade dos cromossomos, e esse já não são duplos, já que se trata de células 1n. Também deve-se enfatizar que durante a meiose é relevante o entrecruzamento dos cromossomos homólogos, pelo que cada espermátide possui uma combinação única e diferente de genes paternos e maternos. Outro ponto que deve ser levado em consideração é que cada espermátide somente possui um cromossomo sexual; a metade das espermátides contém o cromossomo X herdado da mãe do macho que está levando a cabo a espermatogênese e a outra metade contém o cromossomo Y herdado de seu pai. Para cada espermatócito primário que entra no processo de meiose obtém-se cerca de quatro espermátides, pelo qual ao ser completada a meiose potencialmente se poderiam formar até 256 espermátides por cada espermatogonia que abandona a reserva e ingressa na espermatocitogênese. -/- Espermiogênese -/- Durante a espermiogênese, também chamada de fase de diferenciação, as esper-mátides sofrem, sem se dividir, uma metamorfose que as transforma em espermatozoides, os quais finalmente são liberados das células de Sertoli em direção ao lúmen do túbulo seminífero. A espermiogênese é um processo complicado e longo já que a espermátide deve sofrer complexas trocas nucleares, citoplasmáticas e morfológicas que resultam na forma-ção dos espermatozoides. Algumas dessas mudanças incluem a condensação do material nuclear para formação de um núcleo plano e denso, a eliminação do citoplasma para a constituição de uma célula pequena, a formação de uma estrutura especializada denomi-nada acrossomo ou tampa cefálica, e a formação do pescoço e da cauda (flagelo) do esper-matozoide, do que depende a sua motilidade. Durante a maior parte da espermiogênese, as espermátides se mantém com uma estreita associação com as células de Sertoli; logo, chega-se a observar, então, flagelos que se projetam em direção a luz do túbulo que pare-cem sair das células de Sertoli, sendo na realidade os flagelos dos espermatozoides que ainda não tinham sido liberados pelo lúmen. Ao liberar os espermatozoides em direção a luz do túbulo, as células de Sertoli realizam a fagocitose de parte do citoplasma dos espermatozoides (corpos residuais). Também fagocitam os restos de todas as células germinais que sofrem apoptose ou degeneram-se durante a espermatogênese. Credita-se que ao realizar essas funções as células de Sertoli podem fazer uma monitoração eficiente da espermatogênese, o que lhes permitiria emitir sinais para colaborar na regulação desse processo em nível gonodal e a nível sistêmico através da secreção de hormônios como a inibina e o estradiol. Além da inibina e activina, as células de Sertoli sintetizam outras proteínas, como a ABP (proteína ligadora de andrógenos) que serve como uma molécula de transporte de andrógenos dentro dos túbulos seminíferos, ductos deferentes e epidídimo, ou a transfer-rina, que transporta o ferro necessário para a respiração celular. -/- Resultados da espermatogênese -/- O resultado da espermatogênese não significa apenas uma simples multiplicação das células germinais (até 256 espermatozoides a partir de cada espermatogonia A1), senão que através dela são produzidos gametas haploides pequenos, móveis e com grande diversidade genética entre eles, ao mesmo tempo que se mantêm uma reversa de células mãe (espermatogonias A0) a partir das quais se poderiam originar novos ciclos de esper-matogênese durante o resto da vida do animal. -/- Controle hormonal da espermatogênese -/- Como mencionado, o FSH reproduz um importante papel para o estabelecimento das células de Sertoli durante a vida fetal e início da vida pós-natal. O começo da esper-matogênese também é estimulado pelo FSH, que atua sobre as células de Sertoli para estimular sua função e a ativação de sinais dessas células em direção as células germinais, incluindo-as a abandonar a reserva e ingressar na espermatogênese. O FSH, assim mesmo, estimula a mitose durante o resto da espermatogênese e aumenta a eficiência do processo, já que reduz a apoptose e a degeneração de espermatogonias intermediárias e do tipo B. O FSH também estimula as células de Sertoli para produzirem inibina e ABP. Uma vez iniciada a espermatogênese somente requerem níveis baixos de FSH para se mantê-la. As células de Sertoli também devem ser estimuladas pela testosterona para funcio-nar de maneira adequada; se requer também do LH hipofisário: hormônio que estimula as células de Leydig para produzir testosterona. Por sua vez, a secreção de LH e FSH é regulada pelo GnRH hipotalâmico: esse neurohormônio também faz parte do mecanismo de regulação da espermatogênese. A espermatogênese também é modulada em nível local mediante a produção de determinados fatores e interações entre as células. Dentro dos fatores locais podemos mencionar o fator de crescimento parecido com a insulina 1 (IGF-1), o fator de crescimen-to transformante beta (TGF- β), activina, ocitocina e diversas citocinas. Entre as intera-ções celulares existem tanto uniões de comunicação entre as células de Sertoli e as células germinais, como pontes citoplasmáticas entre todas as células germinais que formam o clone de células descendentes de uma espermatogonia A1. Uma vez que as células de Sertoli iniciam sua função na puberdade é possível manter experimentalmente a espermatogênese somente com testosterona, sem ser requeri-dos nenhum outro hormônio. A quantidade de espermatozoides produzidos, no entanto, é maior quando há presença do FSH. Abaixo do estímulo do FSH as células de Sertoli produzem estradiol e inibina, hormônios que geram uma retroalimentação sobre o eixo hipotálamo-hipofisário para a regulação da secreção de gonadotropinas. Em particular, a inibina reduz a secreção de FSH, pelo qual é factível que sirva como um sinal que evite uma excessiva estimulação as células de Sertoli. -/- Ciclo do epitélio seminífero -/- Em cada espécie as espermatogonias de reserva iniciam um novo processo de divi-sões celulares em intervalos fixos: a casa 14 dias no touro; 12 dias no garanhão e a cada 9 dias no cachaço (reprodutor suíno). A nova geração de células que começam a proliferar sobre a base do tubo deslocam-se em direção ao centro do túbulo a geração anterior, que por sua vez deslocam-se as gerações anteriores. Devido as mudanças que vão sofrendo cada geração celular se ajustam a tempos característicos de cada etapa, já que rodas as células em uma determinada seção do túbulo estão sincronizadas entre si pelas células de Sertoli; em cada espécie somente é possível encontrar um certo número de combinações celulares: 14 diferentes combinações no caso da rata, 8 no touro e 6 no ser humano. A sucessão de possíveis combinações até regressar a primeira combinação se conhece como o ciclo do epitélio seminífero. Na maioria das espécies os espermatozoides que são libera-dos em direção a luz do túbulo provém das células que entraram no processo de esperma-togênese quatro gerações antes que a geração que está ingressando nesse momento, pelo que a espermatogênese no touro dura ao redor de 60 dias e um pouco menos em outras espécies domésticas. Significa que os efeitos negativos das alterações na espermatogêne-se podem estar presentes até dois meses depois de que se produziram essas alterações. Como supracitado, geralmente se observa a mesma combinação celular em toda a área de uma determinada secção transversal do túbulo seminífero. No entanto, se fizermos uma série de secções, observa-se que ao longo do túbulo há uma sucessão ordenada de combinações (a primeira em uma determinada secção; a segunda combinação na seguinte secção, e assim sucessivamente em secções subsequentes até regressar a primeira combi-nação. Teremos, então, que ao início da divisão das espermatogonias A1 se produz de forma sincronizada em uma secção do túbulo, e vai-se transmitindo como uma onda peristáltica as secções adjacentes. Esse processo é denominado como onda do epitélio seminífero e graças à esse túbulo seminífero sempre tem secções em todas as etapas da espermatogênese, com o que se alcança uma produção constante de espermatozoides. -/- Alterações da espermatogênese -/- Nas espécies estacionais a espermatogênese, como já mencionado, pode reduzir-se ou inclusive suspender sua atividade fisiológica durante a época não reprodutiva dessas espécimes, porém esse processo fisiológico não pode ser considerado como uma altera-ção. No entanto, a espermatogênese só pode ser alterada pelas enfermidades ou por fatores externos. A principal causa de alterações na espermatogênese é o aumento da temperatura testicular. Por isso, os testículos são localizados na saco escrotal e são “caídos” para fora do corpo como pode-se observar nos bovinos, caprinos, ovinos, caninos e no próprio homem. A temperatura testicular deve estar cerca de 2 a 6 °C abaixo da temperatura corporal normal. As células germinais masculinas são sensíveis ao calor, pelo qual na maioria dos mamíferos os testículos se encontram fora da cavidade abdominal e existe um sofisticado sistema de termorregulação para mantê-los a uma temperatura menor que a corporal. Se a temperatura corporal for elevada ou se os testículos permanecerem na cavidade abdominal, ou ainda se os sistemas termorreguladores do testículo sejam afetados por fatores inflamatórios como edema ou falta de mobilidade testicular dentro do escroto, a temperatura do tecido testicular aumentará e a espermatogênese sofrerá alterações proporcionais ao excesso de temperatura e a duração da elevação. A espermatogênese também pode ser afetada pela exposição a hormônios ou a outras substâncias. É possível que a causa mais comum (sobretudo no homem) seja o uso de esteroides anabólicos, que elevam a concentração de andrógenos na circulação, provo-cando um feedback negativo sobre a secreção de gonadotropinas. Ao deixar de estimular-se o testículo pelas gonadotropinas, este deixará de produzir testosterona, e as concentra-ções de andrógeno exógeno nunca alcançará as altíssimas concentrações de testosterona que normalmente estão presentes a nível do tecido testicular por ser o local onde se produz o hormônio. Também se supõe que diversas substâncias com propriedades estrogênicas derivadas de processos industriais (indústria dos plásticos, hidrocarbonetos etc.) e presentes no ambiente (fatores xenobióticos) podem ser responsáveis pelas alterações na espermatogênese em diversas espécies, entre as quais se inclui o ser humano. -/- • OVOGÊNESE E FOLICULOGÊNESE -/- A ovogênese é o processo seguido pelas células germinais da fêmea para a forma-ção dos óvulos, que são células haploides. Durante a vida fetal as células germinais proliferam-se no ovário por mitose, formando um grande número de ovogonias, algumas das quais se diferenciam em ovócitos primários que iniciam sua primeira divisão meiótica para deter-se na prófase da divisão. Somente alguns desses ovócitos primários retornarão e concluirão a primeira divisão meiótica em algum momento da vida adulta do animal, dando origem a um ovócito secundário e a um corpo polar. O ovócito secundário inicia a sua segunda divisão meiótica, a qual volta a ficar suspensa até receber um estímulo apropriado, já que somente os ovócitos secundários que são ovulados e penetrados por um espermatozoide retornam e concluem a segunda divisão meiótica, dando origem a um óvulo (figura 10). O processo de ovogênese é realizado dentro dos folículos ovarianos, que também tem que sofrer um longo transcurso de desenvolvimento e diferenciação denominado foliculogênese pelo que a ovogênese como tal realiza-se dentro do marco desse último processo. Por essa razão, na seguinte seção descreverei tanto a ovogênese como a folicu-logênese, e a relação que existe entre ambos. Figura 10: representação da ovogênese. Na etapa de proliferação, as células germinais se diferen-ciam por mitose. A meiose I se caracteriza por uma prófase prolongada, ocorrendo a duplicação do DNA. Nas duas divisões, que ocorrem antes da ovulação e depois da fertilização, a quantidade de DNA é reduzida a 1n, com o fim de que a fusão dos pronúcles (singamia) pós-fertilização, seja gerado um zigoto com um número de cromossomos de 2n (diploide). -/- Geração de ovócitos primários e folículos primordiais Tanto a ovogênese como a foliculogênese iniciam-se durante a vida fetal, quando as células germinais primordiais provenientes do saco vitelino colonizam a gônada primitiva e, junto com as células somáticas z organizam-se para a formação dos cordões sexuais secundários, que se desenvolvem principalmente no córtex do ovário. Nesse período, as células germinais que colonizaram o ovário sofrem até 30 divisões mitóticas, proliferando-se até formar milhares ou milhões de ovogonias, que inicialmente formam “ninhos” constituídos cada um deles por um clone de várias ovogonias que descendem da mesma célula precursora e que se mantêm unidas por pontes citoplasmáticas, sincronizan-do suas divisões mitóticas. Nessa etapa alcança-se a máxima população de células germinais no ovário, que antes de nascer se reduzirá drasticamente por apoptose. No ovário do feto humano chegam a haver até sete milhões de células germinais que ao nascimento se reduzem a dois milhões. Os ovários fetais do bovino, de maneira análoga, chegam a ter até 2.100.000 células germinais, que ao nascimento reduzem para 130.000 aproximadamente. A redução no número de ovogonias produz-se ao mesmo tempo que essas células, que vêm dividindo-se por mitose e estão agrupadas em ninhos, iniciam sua primeira divisão meiótica para se transformarem em ovócitos primários: células germinais que se encontram em uma etapa de suspensão (diplóteno) da prófase da primeira divisão meiótica. Nesse período produz-se uma grande proporção de células germinais; as células somáticas dos cordões sexuais, por sua vez, emitem projeções citoplasmáticas que separam a isolam os ovócitos primários sobreviventes, ficando cada um deles rodeados por uma capa de células aplanadas da (pré) granulosa. Ao mesmo tempo em que se forma uma membrana basal entre as células da granulosa e o tecido intersticial do ovário. Ao ovócito primário rodeado de uma capa de células da (pré) granulosa aplanadas e delimita-das por uma membrana basal denomina-se de folículo primordial (figura 11). Nas vacas os folículos primordiais bem formados já estão presentes nos ovários a partir do dia 90 da gestação. A maioria dos folículos primordiais com os que nasce uma fêmea se manterão inativos durante um longo tempo; muitos deles durante toda a vida do animal. Nos folículos primordiais inativos tanto os ovócitos primários como as células da granulosa conservam sua forma original e mantém um metabolismo reduzido estritamente ao mínimo necessário para manter-se viáveis. Por essa razão, ao realizar um corte histológico de qualquer ovário as estruturas mais numerosas que se observam serão os folículos primordiais. No entanto, cada dia da vida de um animal, inclusive desde a vida fetal, um certo número de folículos primordiais reiniciam seu desenvolvimento, e a partir desse momento um folículo exclusivamente pode ter dois destinos: o primeiro, prosseguir seu desenvolvi-mento até chegar a ovular, e o segundo (que é muito mais frequente) encontrar em algum momento condições inadequadas que fazem fronteira com ele para parar seu desenvolvi-mento, levando-o a sofrer atresia e degenerar até desaparecer do ovário. Figura 11: sequência da foliculogênese apresentando as diferentes estruturas que podemos encontrar em cada fase. Fonte: ZARCO, 2018. Culminação da ovogênese A ovogênese somente se completará quando um ovócito primário reinicia a meio-se; completa sua primeira divisão meiótica para formar um ovócito secundário e um primeiro corpo polar e, quando, finalmente sofrer uma segunda divisão meiótica para formar um óvulo e um segundo corpo polar. Os óvulos são as células 1n que constituem os gametas femininos, pouco numerosos, grandes e imóveis. A grande maioria dos ovóci-tos primários, como veremos mais adiante, nunca retomam a meiose e, em consequência, não chegam a formar ovócitos secundários, e muitos dos ovócitos secundários tampouco sofrem uma segunda divisão meiótica, pelo que não chegam a formar os óvulos. Ao longo da vida de uma fêmea, na maioria das espécies, menos de 0,1% dos ovócitos primários (um a cada mil) chega a terminar a ovogênese, dando origem a um óvulo. O supracitado deve-se a que a ovogênese somente pode retomar-se e ser completa-da em ovócitos primários que se encontram dentro dos folículos primordiais que (uma vez ativados) vão alcançando diversas etapas de seu desenvolvimento em momentos precisos aos que encontram as condições ideais de oxigenação, nutrição, vascularização e exposição a fatores parácrinos e a exposição a concentrações de hormônios que se requerem para que o folículo continue em cada etapa de seu desenvolvimento com o processo de foliculogênese até chegar a ovular. Qualquer folículo que não esteja nessas condições ao longo do desenvolvimento sofrerá degeneração e atresia, pelo que o ovócito primário em seu interior nunca chegará ao ponto em que pode retomar a primeira divisão meiótica. No que resta da presente seção revisaremos o processo de foliculogênese em cujo marco se desenvolve a ovogênese; havemos que tomar de conta que essa última se limita ao que ocorre nas células germinais (ovogonia, ovócito primário, secundário e óvulo), pelo qual depende intimamente do desenvolvimento do folículo de que essas células formam parte. Em um princípio a ativação do folículo primordial e o desenvolvimento folicular são independentes das gonadotropinas: não se conhecem os mecanismos precisos median-te os quais um folículo primordial se ativa e reinicia seu desenvolvimento, nem como se decide quais folículos, dentre as dezenas de milhares de ou centenas de milhares presentes em um ovário se reativarão em um dia em particular. A reativação trata-se de uma liberação de influência de fatores inibidores, já que os folículos primordiais se reativam espontaneamente quando cultivados in vitro, isolados do resto do tecido ovariano. Uma vez que um folículo primordial se ativa, inicia-se um longo processo de desenvolvimento que somente depois de vários meses (ao redor de cinco meses no caso dos bovinos) o levará a um estádio em que seu desenvolvimento posterior requer a presença das gonado-tropinas; daí que se diz que as primeiras etapas do desenvolvimento são independentes das gonadotropinas. Durante a fase independente de gonadotropinas, um folículo primordial que tenha sido ativado e tenha começado a crescer; passará primeiro para a etapa de folículo primá-rio, caracterizada por conter um ovócito primário que está rodeado, por sua vez, por uma capa de células da granulosa, que não são planas, e sim cúbicas. Depois, se o folículo continuar crescendo se transformará em um folículo secundário, ao qual as células da granulosa começam a proliferar (aumentando em número) e se organizam em duas ou mais capas que rodeiam o ovócito primário. Entre o ovócito e as células da granulosa que o rodeiam se forma nesta uma zona pelúcida; ainda assim o ovócito mantém contato direto com essas células, mediante o estabelecimento de pontes citoplasmáticas que atravessam a zona pelúcida. Através dessas pontes citoplasmáticas as células da granulosa podem passar nutrientes e informação ao ovócito primário. O volume e o diâmetro do ovócito primário aumentam ao mesmo tempo que as células da granulosa proliferam-se, para incrementar as capas ao redor do ovócito. De maneira gradual o citoplasma do ovócito primário aumenta até 50 vezes seu volume e a proliferação das células continua. Esses folículos que possuem cada vez mais células e portanto mais capas de células da granulosa se denominam folículos secundários. Para evitar confusões, há a necessidade de nomen-clatura ao qual o folículo vá mudando de nome de primordial a primário e logo, de secun-dário, a terciário, por sua vez, o ovócito que encontra-se em seu interior, a todo momento, segue sendo um ovócito primário. Durante a etapa dependente de gonadotropinas, os folículos secundários começam a formar um espaço cheio de líquido, o antro folicular, desse modo se convertem em folí-culos terciários. Com a utilização de outra nomenclatura, a formação do antro marca a transição entre folículos pré-antrais (sem antro) e folículos antrais (com antro). Em algum momento dessa transição entre folículo secundário e terciário, também aparece a depen-dência de folículos em direção as gonadotropinas, pelo qual somente podem seguir crescendo na presença do hormônio luteinizante (LH) e do hormônio folículo estimulante (FSH). Nos bovinos e em outras espécies (para seu estudo), os folículos antrais são dividi-dos em pequenos, médios e grandes. Embora todos eles possuam um antro folicular, dependendo do seu grau de desenvolvimento requerem diferentes concentrações de gona-dotropinas para continuar o crescimento. Os folículos antrais mais pequenos somente re-querem concentrações baixas de LH e FSH, pelo qual podem continuar crescendo em qualquer momento do ciclo estral inclusive em animais que não estão ciclando (fêmeas em anestro pré-puberal, gestacional, lactacional, estacional). Nas etapas posteriores os folículos antrais requerem primeiro concentrações elevadas de FSH, e nas etapas finais somente podem continuar crescendo na presença de pulsos frequentes de LH, pelo qual somente os folículos que encontram-se sob concentrações apropriadas desses hormônios podem seguir crescendo. Por essa razão, nos animais que se encontram em anestro de qualquer tipo somente é possível encontrar folículos antrais pequenos ou médios, segundo a espécie, e nos animais que se encontram ciclando (estro) o maior tamanho folicular encontrado em um determinado dia do ciclo dependerá das concentrações de FSH e LH presentes nesse momento e nos dias anteriores. Um folículo que chega ao estado máximo de desenvolvimento, conhecido como folículo pré-ovulatório, ao final, somente chegará a ovular se for exposto a um pico pré-ovulatório de LH. Como supracitado, cada dia na vida de uma fêmea inicia seu desenvolvimento um certo número de folículos; a grande maioria sofrem atresia, mas depois da puberdade em cada dia do ciclo estral um ou vários folículos vão encontrando ao longo do seu desenvol-vimento concentrações hormonais que lhes permite chegar na etapa de folículo pré-ovula-tório. Somente nestes folículos, e como consequência de um pico pré-ovulatório de LH, se reinicia e completa-se a primeira divisão meiótica do ovócito primário, produzindo duas células distintas. Uma delas é o ovócito secundário, que retém praticamente todo o citoplasma. Contém, assim mesmo, em seu núcleo um par de cromossomos duplos, a outra é o primeiro corpo polar, que é exclusivamente um núcleo com uma quantidade mínima de citoplasma. Na maioria das espécies ovula-se um ovócito secundário que se encontra, então, suspendido na segunda divisão meiótica. Esta segunda divisão meiótica somente reinicia-rá e completarar-se uma vez que o espermatozoide começa a penetrar sob o ovócito secundário. Ao concluir-se a divisão se forma o segundo corpo polar e completa-se a ovogênese com o qual se obtém o óvulo, célula 1n que constitui o gameta feminino. No entanto, o óvulo existe pouco tempo como tal, já que em poucos minutos/horas (depen-dendo da espécie) se produzirá a fusão do núcleo do mesmo (pró-núcleo feminino) com o do espermatozoide (pró-núcleo masculino), com o qual se completa a fertilização e se forma um novo indivíduo (o ovo ou zigoto). -/- Ondas foliculares -/- Como mencionado supra, todos os dias um determinado número de folículos pri-mordiais se ativam e começam a crescer, os quais crescem em um ritmo característico em cada espécie. Isso provoca que em qualquer momento existam nos ovários folículos pri-mordiais (que começam a crescer em alguns dias ou semanas), assim como folículos secundários em diversas etapas do desenvolvimento, os quais iniciaram seu desenvolvi-mento em semanas ou inclusive meses (segundo o grau de desenvolvimento atual). Também em qualquer momento poderá haver folículos antrais nas etapas iniciais de seu desenvolvimento (com antros que já se podem detectar em cortes histológicos mas não são visíveis macroscopicamente). Todos esses folículos chegaram até seu estado de de-senvolvimento atual (primário, secundário ou antral pequeno), independente da etapa do ciclo estral em que sejam observados ou encontrados. Nos bovinos, os folículos que chegam ao início da etapa antral iniciaram seu desenvolvimento cinco meses antes, e todavia requerem ao redor de 42 dias para chegar ao estado pré-ovulatório. Para continuar seu desenvolvimento, os folículos antrais pequenos devem encon-trar concentrações altas de FSH, que os estimulam para prosseguir o crescimento. Cada vez que se produz uma elevação nas concentrações de FSH, esse hormônio estimula o desenvolvimento de um grupo de folículos antrais pequenos, que começaram a crescer muito tempo antes e que o dia da elevação de FSH tenha alcançado o grau de desenvolvi-mento preciso para responder com eficiência a este hormônio, o qual atuará através de seus receptores nas células da granulosa para estimular a produção de estradiol, a secreção de inibina, a produção de líquido folicular e a proliferação das células da granulosa. Um grupo de folículos antrais pequenos é assim recrutado pelo FSH para acelerar seu cresci-mento e aumentar sua produção de estradiol e inibina (figura 12). Mediante um seguimento ultrassonográfico dos ovários é possível identificar pou-cos dias depois um certo número de folículos, que por haver sido recrutados começam um período de crescimento acelerado. Durante alguns dias vários folículos crescem juntos, porém depois um deles é selecionado para continuar crescendo, enquanto que o restante do grupo deixam de fazê-lo e terminam sofrendo atresia. Através da ultrassom é possível identificar o folículo selecionado, agora chamado folículo domi-nante, já que sua trajetória de crescimento sofre um desvio com respeito a seguida pelo restante do grupo. Os folículos que não foram selecionados deixam de crescer e sofrem atresia já que deixam de possuir o suporte gonadotrópico de FSH, uma vez que as concentrações desse hormônio são suprimidos pela inibina e o estradiol produzidos pelo conjunto de folículos que conformam a onda folicular (figura 12), porém o folículo mais desenvolvido do grupo se converterá em dominante. A inibina atua diretamente a nível hipofisário para reduzir a secreção de FSH. Figura 12: onda folicular e relação dos níveis de FSH, estradiol e LH. Fonte: ZARCO, 2018. -/- Figura 13: Recrutamento, seleção e dominação folicular na espécie ovina e influência do FSH e LH nas fases. Fonte: SILVA, E. I. C. da, 2019. -/- A razão pela qual o folículo dominante é capaz de continuar seu desenvolvimento apesar da baixa nas concentrações de FSH é que o folículo é o único que alcançou o grau de progresso necessário para que apareçam os receptores para LH em suas células da granulosa. Esse processo permite ao folículo dominante ser estimulado pela LH, e que requeira baixas concentrações de FSH para manter seu desenvolvimento. A secreção de LH em forma de pulsos de baixa frequência (um pulso a cada quatro a seis horas), característica da fase lútea do ciclo estral; é suficiente para permitir que um folículo dominante continue crescendo por mais dias depois da sua seleção e que mais tarde mantenha-se viável durante alguns dias embora não aumentem de tamanho. Contu-do, se durante o período viável desse folículo não seja finalizada a fase lútea e não diminuam as concentrações de progesterona, o folículo terminará sofrendo atresia devido a exigência de um padrão de secreção acelerada de LH (aproximadamente um pulso por hora) durante o desenvolvimento pré-ovulatório, que somente pode ser produzido com a ausência da progesterona. Uma vez que um folículo dominante sofre atresia deixa de produzir inibina, pelo qual as concentrações de FSH podem elevar-se novamente para iniciar o recrutamento de outro grupo de folículos a partir da qual se origina uma nova onda folicular. Durante o ciclo estral de uma vaca podem gerar-se dois ou três ondas foliculares; somente em raros casos quatro. A etapa de dominância folicular da primeira onda na grande maioria dos casos não coincide com a regressão do corpo lúteo, pelo qual o primei-ro folículo dominante quase invariavelmente termina em atresia. Em algumas vacas o fo-lículo dominante da segunda onda ainda está viável quando se produz a regressão do corpo lúteo e acelera-se a secreção de LH, pelo qual esse segundo folículo dominante se converte em folículo pré-ovulatório e, ao final ovula. Em outros animais o segundo folícu-lo dominante também perde a sua viabilidade antes da regressão do corpo lúteo, por onde nesses animais se inicia uma terceira onda folicular, da qual surge o folículo que finalmen-te ovulará depois de produzir-se a regressão do corpo lúteo. Sem importar a onda em que se origine, uma vez que um folículo dominante é ex-posto a alta frequência de secreção de LH que se produz depois da regressão do corpo lúteo, aumenta ainda mais sua secreção de estradiol até que as altas concentrações desse hormônio comecem a exercer um feedback positivo para a secreção do LH. Isso provoca-rá a aceleração da frequência de secreção do LH até que os pulsos são tão frequentes que começam a ficar por cima e produzir-se o pico pré-ovulatório de LH, que é responsável pela realização da ovulação e a maturação final do ovócito. -/- •___DIFERENÇAS ENTRE ESPERMATOGÊNESE E OVOGÊNESE -/- Enquanto que na fêmea a ovogênese inicia-se durante a vida fetal, no macho a es-permatogênese começa na puberdade. Na fêmea, a partir de um ovócito primário se origi-na um óvulo; no macho, de um espermatócito primário se produzem, teoricamente, quatro espermatozoides. Outra característica interessante é que enquanto a fêmea já conta desde o nasci-mento com todos os ovócitos que necessitará na vida adulta, o macho necessitará chegar a puberdade para iniciar o desenvolvimento das células sexuais, já que ao nascer somente possui gonócitos precursores das células germinais, células de Sertoli e intersticiais. Na vida adulta de uma fêmea, o número de células germinais desaparece paulati-namente. Uma vez iniciada a espermatogênese no macho, a cada ciclo do epitélio seminí-fero as células germinais são renovadas mantendo a provisão para toda a vida reprodutiva. Na fêmea, a meiose sofre duas interrupções em seu transcurso, e no macho é ininterrupta. Figura 14: representação em diagramação comparativa do desenvolvimento da gametogênese. -/- Principais pontos abordados sobre as diferenças entre a gametogênese masculina e feminina: ❙ Na ovogênese a meiose contêm-se em duas ocasiões esperando acontecimentos externos para prosseguir. Já na espermatogênese não existe a suspensão da meiose. ❙ A espermatogênese é um processo contínuo, enquanto que a ovogênese pode completar exclusivamente um óvulo em cada ciclo estral; já que só pode ser completada por mais de um nas espécies que ovulam vários ovócitos no caso das porcas, cadelas, gatas etc. ❙ Na espermatogênese existem células de reserva que permitem a continuação du-rante toda a vida, enquanto que na ovogênese o número de ovócitos primários é limitado. A fêmea somente conta com os que nasceu, e eles não se dividem. ❙ Na espermatogênese obtém-se até 256 espermatozoides para cada espermatogo-nia que inicia o processo, enquanto que na ovogênese somente se obtém um óvulo a partir de cada ovócito primário. ❙ Durante a espermatogênese se produz uma metamorfose que transforma as es-permátides em espermatozoides. Na ovogênese não ocorre um processo análogo. ❙ Na espermatogênese, durante a meiose produzem-se quatro espermátides a partir de cada espermatócito primário. Na ovogênese se produz somente um óvulo a partir de cada ovócito primário; produz, ademais, dois corpos polares. ❙ Todos os óvulos que se produzem durante a ovogênese contém um cromossomo X, enquanto que a metade dos espermatozoides possuem um cromossomo Y e a outra metade um cromossomo X. ❙ Na espermatogênese produzem-se centenas ou dezenas de milhões de esperma-tozoides por dia, enquanto que na ovogênese se produz um ou alguns óvulos a cada ciclo estral. ❙ A espermatogênese produz gametas macroscópicos e com motilidade própria, enquanto que a ovogênese produz gametas grandes e imóveis. -/- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS -/- ABDEL-RAOUF, Mohammed et al. The postnatal development of the reproductive organs in bullswith special reference to puberty.(Including growth of the hypophysis and the adrenals). Acta endocrinologica, n. Suppl No. 49, 1960. ADONA, Paulo Roberto et al. Ovogênese e foliculogênese em mamíferos. Journal of Health Sciences, v. 15, n. 3, 2013. AERTS, J. M. J.; BOLS, P. E. 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This is the report on the XVI BRAZILIAN LOGIC CONFERENCE (EBL 2011) held in Petrópolis, Rio de Janeiro, Brazil between May 9–13, 2011 published in The Bulletin of Symbolic Logic Volume 18, Number 1, March 2012. -/- The 16th Brazilian Logic Conference (EBL 2011) was held in Petro ́polis, from May 9th to 13th, 2011, at the Laboratório Nacional de Computação o Científica (LNCC). It was the sixteenth in a series of conferences that started in 1977 with the aim of (...) congregating logicians from Brazil and abroad, furthering interest in logic and its applications, stimulating cooperation, and contributing to the development of this branch of science. EBL 2011 included more than one-hundred and fifty participants, all of them belonging to prominent research institutes from Brazil and abroad, especially Latin America. The conference was sponsored by the Academia Brasileira de Ciências (ABC), the As- sociation for Symbolic Logic (ASL), Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Centre for Logic, Epistemology and the History of Sciences (CLE), Laboratório Nacional de Computação o Científica (LNCC), Pontif ́ıcia Universidade Cato ́lica do Rio de Janeiro (PUC- Rio), Sociedade Brasileira de Lógica (SBL), and Universidade Federal Fluminense (UFF). Funding was provided by Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient ́ıfico e Tecnolo ́ gico (CNPq), Fundac ̧a ̃o de Amparo `a Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), Fundação Euclides da Cunha (FEC), and Universidade Federal Fluminense (UFF). The members of the Scientific Committee were: Mário Folhadela Benevides (COPPE- UFRJ), Fa ́bio Bertato (CLE-IFCH-UNICAMP), Jean-Yves Béziau (UFRJ), Ricardo Bianconi (USP), Juliana Bueno-Soler (UFABC), Xavier Caicedo (Universidad de Los An- des), Walter Carnielli (CLE-IFCH-UNICAMP), Oswaldo Chateaubriand Filho (PUC-Rio), Marcelo Esteban Coniglio (CLE-IFCH-UNICAMP), Newton da Costa (UFSC, President), Antonio Carlos da Rocha Costa (UFRG), Alexandre Costa-Leite (UnB), I ́tala M. Loffredo D’Ottaviano (CLE-IFCH-UNICAMP), Marcelo Finger (USP), Edward Hermann Haeusler (PUC-Rio), Décio Krause (UFSC), João Marcos (UFRN), Ana Teresa de Castro Martins (UFC), Maria da Paz Nunes de Medeiros (UFRN), Francisco Miraglia (USP), Luiz Car- los Pereira (PUC-Rio and UFRJ), Elaine Pimentel (UFMG), and Samuel Gomes da Silva (UFBA). The members of the Organizing Committee were: Anderson de Araujo (UNICAMP), Walter Carnielli (CLE-IFCH-UNICAMP), Oswaldo Chateaubriand Filho (PUC-Rio, Co- chair), Marcelo Correa (UFF), Renata de Freitas (UFF), Edward Hermann Haeusler (PUC- RJ), Hugo Nobrega (COPPE-UFRJ), Luiz Carlos Pereira (PUC-Rio e IFCS/UFRJ), Leandro Suguitani (UNICAMP), Rafael Testa (UNICAMP), Leonardo Bruno Vana (UFF), and Petrucio Viana (UFF, Co-chair). (shrink)

It is generally argued that if the wave-function in the de Broglie–Bohm theory is a physical field, it must be a field in configuration space. Nevertheless, it is possible to interpret the wave-function as a multi-field in three-dimensional space. This approach hasn’t received the attention yet it really deserves. The aim of this paper is threefold: first, we show that the wave-function is naturally and straightforwardly construed as a multi-field; second, we show why this interpretation is superior to other interpretations (...) discussed in the literature; third, we clarify common misconceptions. (shrink)

Organization figures centrally in the understanding of biological systems advanced by both new mechanists and proponents of the autonomy framework. The new mechanists focus on how components of mechanisms are organized to produce a phenomenon and emphasize productive continuity between these components. The autonomy framework focuses on how the components of a biological system are organized in such a way that they contribute to the maintenance of the organisms that produce them. In this paper we analyze and compare these two (...) accounts of organization and argue that understanding biological organisms as cohesively integrated systems benefits from insights from both. To bring together the two accounts, we focus on the notions of control and regulation as bridge concepts. We start from a characterization of biological mechanisms in terms of constraints and focus on a specific type of mechanism, control mechanisms, that operate on other mechanisms on the basis of measurements of variables in the system and its environment. Control mechanisms are characterized by their own set of constraints that enable them to sense conditions, convey signals, and effect changes on constraints in the controlled mechanism. They thereby allow living organisms to adapt to internal and external variations and to coordinate their parts in such a manner as to maintain viability. Because living organisms contain a vast number of control mechanisms, a central challenge is to understand how they are themselves organized. With the support of examples from both unicellular and multicellular systems we argue that control mechanisms are organized heterarchically, and we discuss how this type of control architecture can, without invoking top-down and centralized forms of organizations, succeed in coordinating internal activities of organisms. (shrink)

Living organisms act as integrated wholes to maintain themselves. Individual actions can each be explained by characterizing the mechanisms that perform the activity. But these alone do not explain how various activities are coordinated and performed versatilely. We argue that this depends on a specific type of mechanism, a control mechanism. We develop an account of control by examining several extensively studied control mechanisms operative in the bacterium E. coli. On our analysis, what distinguishes a control mechanism from other mechanisms (...) is that it relies on measuring one or more variables, which results in setting constraints in the control mechanism that determine its action on flexible constraints in other mechanisms. In the most basic arrangement, the measurement process directly determines the action of the control mechanism, but in more complex arrangements signals mediate between measurements and effectors. This opens the possibility of multiple responses to the same measurement and responses based on multiple measurements. It also allows crosstalk, resulting in networks of control mechanisms. Such networks integrate the behaviors of the organism but also present a challenge in tailoring responses to particular measurements. We discuss how integrated activity can still result in differential, versatile, responses. (shrink)

Despite numerous and increasing attempts to define what life is, there is no consensus on necessary and sufficient conditions for life. Accordingly, some scholars have questioned the value of definitions of life and encouraged scientists and philosophers alike to discard the project. As an alternative to this pessimistic conclusion, we argue that critically rethinking the nature and uses of definitions can provide new insights into the epistemic roles of definitions of life for different research practices. This paper examines the possible (...) contributions of definitions of life in scientific domains where such definitions are used most (e.g., Synthetic Biology, Origins of Life, Alife, and Astrobiology). Rather than as classificatory tools for demarcation of natural kinds, we highlight the pragmatic utility of what we call operational definitions that serve as theoretical and epistemic tools in scientific practice. In particular, we examine contexts where definitions integrate criteria for life into theoretical models that involve or enable observable operations. We show how these definitions of life play important roles in influencing research agendas and evaluating results, and we argue that to discard the project of defining life is neither sufficiently motivated, nor possible without dismissing important theoretical and practical research. (shrink)

I want to combine two hitherto largely independent research projects, scientific understanding and mechanistic explanations. Understanding is not only achieved by answering why-questions, that is, by providing scientific explanations, but also by answering what-questions, that is, by providing what I call scientific descriptions. Based on this distinction, I develop three forms of understanding: understanding-what, understanding-why, and understanding-how. I argue that understanding-how is a particularly deep form of understanding, because it is based on mechanistic explanations, which answer why something happens in (...) virtue of what it is made of. I apply the three forms of understanding to two case studies: first, to the historical development of thermodynamics and, second, to the differences between the Clausius and the Boltzmann entropy in explaining thermodynamic processes. (shrink)

Endocrinologists apply the idea of feedback loops to explain how hormones regulate certain bodily functions such as glucose metabolism. In particular, feedback loops focus on the maintenance of the plasma concentrations of glucose within a narrow range. Here, we put forward a different, organicist perspective on the endocrine regulation of glycaemia, by relying on the pivotal concept of closure of constraints. From this perspective, biological systems are understood as organized ones, which means that they are constituted of a set of (...) mutually dependent functional structures acting as constraints, whose maintenance depends on their reciprocal interactions. Closure refers specifically to the mutual dependence among functional constraints in an organism. We show that, when compared to feedback loops, organizational closure can generate much richer descriptions of the processes and constraints at play in the metabolism and regulation of glycaemia, by making explicit the different hierarchical orders involved. We expect that the proposed theoretical framework will open the way to the construction of original mathematical models, which would provide a better understanding of endocrine regulation from an organicist perspective. (shrink)

The ontological models framework distinguishes ψ-ontic from ψ-epistemic wave- functions. It is, in general, quite straightforward to categorize the wave-function of a certain quantum theory. Nevertheless, there has been a debate about the ontological status of the wave-function in the statistical interpretation of quantum mechanics: is it ψ-epistemic and incomplete or ψ-ontic and complete? I will argue that the wave- function in this interpretation is best regarded as ψ-ontic and incomplete.

Philosophers now seem to agree that frequentism is an untenable strategy to explain the meaning of probabilities. Nevertheless, I want to revive frequentism, and I will do so by grounding probabilities on typicality in the same way as the thermodynamic arrow of time can be grounded on typicality within statistical mechanics. This account, which I will call typicality frequentism, will evade the major criticisms raised against previous forms of frequentism. In this theory, probabilities arise within a physical theory from statistical (...) behavior of almost all initial conditions. The main advantage of typicality frequentism is that it shows which kinds of probabilities (that also have empirical relevance) can be derived from physics. Although one cannot recover all probability talk in this account, this is rather a virtue than a vice, because it shows which types of probabilities can in fact arise from physics and which types need to be explained in different ways, thereby opening the path for a pluralistic account of probabilities. (shrink)

What does it take to understand a phenomenon ideally, or to the highest conceivable extent? In this paper, we answer this question by arguing for five necessary conditions for ideal understanding: (i) representational accuracy, (ii) intelligibility, (iii) truth, (iv) reasonable endorsement, and (v) fitting. Even if one disagrees that there is some form of ideal understanding, these five conditions can be regarded as sufficient conditions for a particularly deep level of understanding. We then argue that grasping, novel predictions, and transparency (...) are not reasonable conditions for ideal understanding. (shrink)

Theoretical accounts of development exhibit several internal tensions and face multiple challenges. They span from the problem of the identification of the temporal boundaries of development (beginning and end) to the characterization of the distinctive type of change involved compared to other biological processes. They include questions such as the role to ascribe to the environment or what types of biological systems can undergo development and whether they should include colonies or even ecosystems. In this chapter we discuss these conceptual (...) issues, and we argue that adopting an organizational approach may help solve or clarify them. -/- While development is usually identified with the achievement of an adult form with the capability to reproduce and therefore maintain a lineage, adopting the organizational approach may provide a different strategy, which focuses also on the maintenance of the current organization of the organism. By doing so an organizational approach favors a switch in perspective which consists in analyzing how organisms maintain their viability at each moment of development rather than considering them as going through intermediate stages of a process directed toward a specific goal state. This developmental dimension of biological organization has yet to be given a general and detailed analysis within the organizational theoretical perspective, apart from some preliminary attempts. How a biological organization is maintained through a series of radical organizational changes and what these changes are issues that still require clarification. In this chapter we offer the beginnings of such an analysis of developmental transitions, understood as changes in functionality brought forth by regulatory mechanisms in the context of the continued maintenance of organizational viability at every step. (shrink)

The new mechanists and the autonomy approach both aim to account for how biological phenomena are explained. One identifies appeals to how components of a mechanism are organized so that their activities produce a phenomenon. The other directs attention towards the whole organism and focuses on how it achieves self-maintenance. This paper discusses challenges each confronts and how each could benefit from collaboration with the other: the new mechanistic framework can gain by taking into account what happens outside individual mechanisms, (...) while the autonomy approach can ground itself in biological research into how the actual components constituting an autonomous system interact and contribute in different ways to realize and maintain the system. To press the case that these two traditions should be constructively integrated we describe how three recent developments in the autonomy tradition together provide a bridge between the two traditions: (1) a framework of work and constraints, (2) a conception of function grounded in the organization of an autonomous system, and (3) a focus on control. (shrink)

The article examines education in the information age, proposing an informational perspective. By analyzing the epistemology of informational learning, I offer a framework for understanding how individuals acquire knowledge, highlighting the role of design and models in active and constructive learning. Following this, the paper presents the UDL and ODDE educational models, outlining their key features and potential contributions. I then showcase the practical application of these models through case studies focusing on the use of AI to develop personalized learning (...) tools and inclusive environments. I propose EIML as a competence to address the abundance of information in learning and the need for the concept of reciprocity. (shrink)

This paper investigates the historical origin and ancestors of typicality, which is now a central concept in Boltzmannian Statistical Mechanics and Bohmian Mechanics. Although Ludwig Boltzmann did not use the word typicality, its main idea, namely, that something happens almost always or is valid for almost all cases, plays a crucial role for his explanation of how thermodynamic systems approach equilibrium. At the beginning of the 20th century, the focus on almost always or almost everywhere was fruitful for developing measure (...) theory and probability theory. It was apparently Hugh Everett III who first mentioned typicality in physics in 1957 while searching for a justification of the Born rule in his interpretation of quantum mechanics. The historically closest concept before these developments is moral certainty, which was invented by the medieval French theologian Jean Gerson, and it became a standard concept at least until the Age of Enlightenment, when Jakob Bernoulli proved the Law of Large numbers. (shrink)

The aim of this paper is to provide a theoretical framework to understand how multicellular systems realize functionally integrated physiological entities by organizing their intercellular space. From a perspective centered on physiology and integration, biological systems are often characterized as organized in such a way that they realize metabolic self-production and self-maintenance. The existence and activity of their components rely on the network they realize and on the continuous management of the exchange of matter and energy with their environment. One (...) of the virtues of the organismic approach focused on organization is that it can provide an understanding of how biological systems are functionally integrated into coherent wholes. Organismic frameworks have been primarily developed by focusing on unicellular life. Multicellularity, however, presents additional challenges to our understanding of biological systems, related to how cells are capable to live together in higher-order entities, in such a way that some of their features and behaviors are constrained and controlled by the system they realize. Whereas most accounts of multicellularity focus on cell differentiation and increase in size as the main elements to understand biological systems at this level of organization, we argue that these factors are insufficient to provide an understanding of how cells are physically and functionally integrated in a coherent system. In this paper, we provide a new theoretical framework to understand multicellularity, capable to overcome these issues. Our thesis is that one of the fundamental theoretical principles to understand multicellularity, which is missing or underdeveloped in current accounts, is the functional organization of the intercellular space. In our view, the capability to be organized in space plays a central role in this context, as it enables (and allows to exploit all the implications of) cell differentiation and increase in size, and even specialized functions such as immunity. We argue that the extracellular matrix plays a crucial active role in this respect, as an evolutionary ancient and specific (non-cellular) control subsystem that contributes as a key actor to the functional specification of the multicellular space and to modulate cell fate and behavior. We also analyze how multicellular systems exert control upon internal movement and communication. Finally, we show how the organization of space is involved in some of the failures of multicellular organization, such as aging and cancer. (shrink)

In the Ethics, Spinoza famously rejects freedom of the will. He also offers an error theory for why many believe, falsely, that the will is free. Standard accounts of his arguments for these claims focus on their efficacy against incompatibilist views of free will. For Spinoza, the will cannot be free since it is determined by an infinite chain of external causes. And the pervasive belief in free will arises from a structural limitation of our self-knowledge: because we are aware (...) of our actions but unaware of their causes, we suppose that we alone must be responsible for them. Yet I argue that the standard accounts miss a further element of Spinoza’s arguments that also targets compatibilist views on which free will is consistent with a specific kind of determination—namely, self-determination in accordance with our value judgments. For Spinoza, we are misled not only in supposing that our actions lack external determination but also in thinking that they are determined by our representations of value. In fact, our actions are determined by our appetites, which are blind to our value judgments. And the pervasive belief that our actions are determined by such judgments arises from the projection of value onto the objects we seek. As he denies us free will, then, Spinoza also denies us a capacity central to agency—the capacity to determine our actions in accordance with our ideas of the good. This makes his arguments against free will more consequential, and more radical, than commonly assumed. (shrink)

This paper critically revises the organisational account of teleology, which argues that living systems are first and foremost oriented towards a goal: maintaining their own conditions of existence. It points out some limitations of this account, mainly in the capability to account for the richness and complexity of biological systems and their purposeful behaviours. It identifies the reason of these limitations in the theoretical grounding of this account, specifically in the too narrow notion of closure of constraints, focused on self-production. (...) It proposes to ground an organisational account of biological teleology in the capability of living system not just to produce and replace their parts, but to control their own internal dynamics and behaviours in such a way as to maintain themselves. This theoretical framework has two advantages. It better captures the distinctive features of biological organisations and consequently the richness and active nature of their purposeful behaviours. By doing so, it makes it possible to apply this framework beyond minimal theoretical models to real biological cases. (shrink)

In this article we analyse the problem of emergence in its diachronic dimension. In other words, we intend to deal with the generation of novelties in natural processes. Our approach aims at integrating some insights coming from Whitehead’s Philosophy of the Process with the epistemological framework developed by the “autopoietic” tradition. Our thesis is that the emergence of new entities and rules of interaction (new “fields of relatedness”) requires the development of discontinuous models of change. From this standpoint natural evolution (...) can be conceived as a succession of emergences — each one realizing a novel “extended” present, described by distinct models — rather than as a single and continuous dynamics. This theoretical and epistemological framework is particularly suitable to the investigation of the origin of life, an emblematic example of this kind of processes. (shrink)

The folk Psychology frames propositional attitudes as fundamental theoretical entities for the construction of a model designed to predict the behavior of a subject. A trivial, such as grasping a pen and writing reveals - something complex - about the behavior. When I take a pen and start writing I do, trivially, because I believe that a certain object in front of me is a pen and who performs a specific function that is, in fact, that of writing. When I (...) believe that the object that stands before me is a pen, I am in relation to "believe" with the propositional content: that in front of me is a pen. Philosophers of the proposition, from Frege onwards, have dedicated their studies to the analysis of what kinds of entities are the propositional attitudes. Jerry Fodor says that now, the proper prediction of the psychology of common sense, can not be questioned and that the propositional attitudes represent the most effective way to describe our behavior. What Fodor says, however, is that propositional attitudes function, but not how they work. Most philosophers interested in the issue, we are dedicated to the search for a theory that can account consistently both a semantics for propositional attitudes, both of these entities that seem to cause the behavior of a rational subject. There are two main paradigms in the theory of the proposition that contributed to the discussion of the propositional attitudes. One is the one that begins with Gottlob Frege, the other with Bertrand Russell. Defenders of Frege argue that the paradigm scrub objects and properties can not be constituents of the propositional content which have a purely conceptual. In other words, the philosophers belonging to the paradigm of Frege, but not all, mean that you can test in a rigorous way the truth conditions of propositional attitudes. Who defends the russellian’s paradigm argues that the propositional content are made by the objects and properties on which propositional attitudes relate. The purpose of this article is not to rebuild - in detail - both paradigms, nor to reconstruct one but, in a sense, my work will be a completely partial objective is to demonstrate how the paradigm is more profitable russell not only to make a coherent semantic theory for propositional attitudes2 but also to predict the behavior of a rational subject thing, completely innovative, given the repeated objections in contemporary literature3. At the end of this paper will be drafted a proposal to build a consistent model to predict the behavior,of a rational agent, based on a referential theory of propositional attitudes. (shrink)

The aim of this paper is to present some system-theoretical notions ─ such as constraint, closure, integration, coordination, etc. ─ which have recently raised a renovated interest and have undergone a deep development, especially in those branches of philosophy of biology characterized by a systemic approach. The im- plications of these notions for the analysis and characterization of self-maintaining organizations will be discussed with the aid of examples taken from models of minimal living systems, and some conceptual distinctions will be (...) provided. In the last part of the paper the epistemic implications of these ideas will be presented. (shrink)

We argue that the asymmetry between diverging and converging electromagnetic waves is just one of many asymmetries in observed phenomena that can be explained by a past hypothesis and statistical postulate (together assigning probabilities to different states of matter and field in the early universe). The arrow of electromagnetic radiation is thus absorbed into a broader account of temporal asymmetries in nature. We give an accessible introduction to the problem of explaining the arrow of radiation and compare our preferred strategy (...) for explaining the arrow to three alternatives: (i) modifying the laws of electromagnetism by adding a radiation condition requiring that electromagnetic fields always be attributable to past sources, (ii) removing electromagnetic fields and having particles interact directly with one another through retarded action-at-a-distance, (iii) adopting the Wheeler-Feynman approach and having particles interact directly through half-retarded half-advanced action-at-a-distance. In addition to the asymmetry between diverging and converging waves, we also consider the related asymmetry of radiation reaction. (shrink)

This paper focuses on physiological integration in multicellular systems, a notion often associated with biological individuality, but which has not received enough attention and needs a thorough theoretical treatment. Broadly speaking, physiological integration consists in how different components come together into a cohesive unit in which they are dependent on one another for their existence and activity. This paper argues that physiological integration can be understood by considering how the components of a biological multicellular system are controlled and coordinated in (...) such a way that their activities can contribute to the maintenance of the system. The main implication of this perspective is that different ways of controlling their parts may give rise to multicellular organizations with different degrees of integration. After defining control, this paper analyses how control is realized in two examples of multicellular systems located at different ends of the spectrum of multicellularity: biofilms and animals. It focuses on differences in control ranges, and it argues that a high degree of integration implies control exerted at both medium and long ranges, and that insofar as biofilms lack long-range control (relative to their size) they can be considered as less integrated than other multicellular systems. It then discusses the implication of this account for the debate on physiological individuality and the idea that degrees of physiological integration imply degrees of individuality. (shrink)

Philosophy is sometimes perceived as an abstract and nerdy discipline dealing with problems of its own creation in an isolated chamber of the Ivory Tower. And there is some truth to this view. But philosophy can help us deal with common problems, such as the disagreements we have in our everyday lives.

In this paper we will demonstrate that a computational system can meet the criteria for autonomy laid down by classical enactivism. The two criteria that we will focus on are operational closure and structural determinism, and we will show that both can be applied to a basic example of a physically instantiated Turing machine. We will also address the question of precariousness, and briefly suggest that a precarious Turing machine could be designed. Our aim in this paper is to challenge (...) the assumption that computational systems are necessarily heteronomous systems, to try and motivate in enactivism a more nuanced and less rigid conception of computational systems, and to demonstrate to computational theorists that they might find some interesting material within the enactivist tradition, despite its historical hostility towards computationalism. (shrink)

We put forth an account for when to believe causal and evidential conditionals. The basic idea is to embed a causal model in an agent’s belief state. For the evaluation of conditionals seems to be relative to beliefs about both particular facts and causal relations. Unlike other attempts using causal models, we show that ours can account rather well not only for various causal but also evidential conditionals.

Definition The authors’ definition of the autopoietic system has evolved through the years. One of them states that an autopoietic system is organized (defined as a unity) as a network of processes of production (transformation and destruction) of components that produces the components which: (1) through their interactions and transformations regenerate and realize the network of processes (relations) that produced them; and (2) constitute it (the machine) as a concrete unity in the space in which they exist by specifying the (...) topological domain of its realization as such a network (Varela 1979, p. 13). Nearly the same formula was earlier used to define an autopoietic machine (Maturana and Varela 1973/1980, 1984/1987, p. 135). (shrink)

The aim of this essay is to examine the path of the philosopher of religion Italo Mancini related to his early speculative period on meontology and to show a theoretical consonance with his later period of “double thoughts”. The first part of the contribution argues: it is possible to explain the meontological path as prolegomena to the non-being of being through an in-depth analysis of the notions in his youthful essay “e La struttura dell’essere" e "Il trascendentale come fondamento”, understood (...) as status quaestionis on ontology in general (§1, §2); it presents also why for Mancini transcendence and functionality ground his scheme of possibilities (§3, §4); we define why the fundamental reason why Mancini’s strategy works is entirely based on a theology of oxymorons: starting with double thoughts (§5), as an open and structured path, insofar as thought and revelation appear as a hermeneutic circle (§6); in the last part, we delve into the logic of fragmentariness as an integral principle of religious hermeneutics and, finally, a summary relation between Mancini’s first speculation and the last of his posthumous work “Frammento su Dio” is assessed (§7). (shrink)

This article deals with the most relevant philosophical side of Albert the Great’s analysis of alchemy, aimed at clarifying what alchemical transmutation consists in and whether this process can ultimately be accomplished by men. The Dominican master handles the problem differently in the earlier commentary on Lombardus’ Libri Sententiarum and in works like the De mineralibus, in which a more mature idea of the connection between art and nature is developed. In this respect, Albert’s interpretation intersects with Avicenna’s De congelatione, (...) a fundamental text for the Latin medieval debate on alchemy, whose reception has shaped his understanding of the alchemical art. The Dominican master gradually assumes a more lenient position towards the claims of the alchemical process of transmutation, which he explains by resorting to the similitudes between alchemy and medicine and the comparison of artificial transmutation with natural processes such as the generatio ex putrefactione and the natural formation of minerals. (shrink)

The aim of this article is to investigate the relevance and implications of synthetic models for the study of the interactive dimension of minimal life and cognition, by taking into consideration how the use of artificial systems may contribute to an understanding of the way in which interactions may affect or even contribute to shape biological identities. To do so, this article analyzes experimental work in synthetic biology on different types of interactions between artificial and natural systems, more specifically: between (...) protocells and between biological living cells and protocells. It discusses how concepts such as control, cognition, communication can be used to characterize these interactions from a theoretical point of view, which criteria of relevance and evaluation of synthetic models can be applied to these cases, and what are their limits. (shrink)

El intento de estas páginas es el de seleccionar dentro de la semántica del miedo que contribuye a organizar la imagen moderna del orden político y jurídico el elemento específico del pánico, en la hipótesis de que este último constituya una diferencia que es asimismo un recurso epistémico. Dicho de un modo directo: si el miedo se presenta como una referencia constitutiva del orden, de su constitución como de su mantenimiento, el pánico parece, en cambio, cargado de un signo contrario; (...) nos habla de la disolución de un agregado dado por supuesto y es inclusivo en el perimetrar los límites y las condiciones de posibilidad. El objetivo es aquel de repasar algunos momentos de la historia del pánico buscando argumentar que el pánico es una pasión política, en el sentido de que se refiere a aquello de lo que la político está hecha, y al mismo tiempo es expresión de un límite "pasional" de la política, en tanto que define políticamente un límite interno. Respecto a tal objetivo, esta aportación no reivindica más que los caracteres de un hilvanado necesitante de un desarrollo ulterior por lo que se refiere no solo a aquello que no se incluye (y es obviamente mucho), sino también a los nudos que de forma conscientemente provisional se indican. Además, se limita a una periodizacion histórica que es de alguna manera preliminar, deteniéndose en el umbral de la fase en la cual el pánico es una palabra de un discurso disciplinar, es parte del objeto de un saber codificado (psicología, sociología, ciencia política), incluso si no desempeña necesariamente un rol apaciguador. (shrink)

I analyze the meaning of mass in Newtonian mechanics. First, I explain the notion of primitive ontology, which was originally introduced in the philosophy of quantum mechanics. Then I examine the two common interpretations of mass: mass as a measure of the quantity of matter and mass as a dynamical property. I claim that the former is ill-defined, and the latter is only plausible with respect to a metaphysical interpretation of laws of nature. I explore the following options for the (...) status of laws: Humeanism, primitivism about laws, dispositionalism, and ontic structural realism. (shrink)

This is the BJPS Short Read version of the article When Fields Are Not Degrees of Freedom. In our article, Vera Hartenstein and I show that the world of classical electromagnetism might differ radically from the one we see in physics textbooks and experience day-to-day. First, light may not exist; second, the laws of electromagnetism are either incomplete or completely different; and, third, the mathematics needed to make exact calculations with these novel laws is in early development and not part (...) of the general mathematics curriculum at colleges and universities. (shrink)

In Pensare l’infosfera La filosofia come design concettuale, Luciano Floridi states the value of a correct analysis and philosophical responses within the information age we are living in. The aim of this paper is to suggest several ideas for reflecting on some of Floridi’s topics such as the analysis of presence, relationship and semantization. In the second paragraph, after a brief introduction about the author, I will analyse philosophical insights on the relationship between being and determination. In the third paragraph, (...) I am going to suggest the importance of a correct analysis of presence. In the fourth paragraph, a possible analogy between the philosophy of information and a certain form of neo-idealism will be shown. At last, I try to show how the philosophy of information can play a key role in the way we think about reality, but also its possible conceptual risks. (shrink)

When adopting a sound logical system, reasonings made within this system are correct. The situation with reasonings expressed, at least in part, with natural language is much more ambiguous. One way to be certain of the correctness of these reasonings is to provide a logical model of them. To conclude that a reasoning process is correct we need the logical model to be faithful to the reasoning. In this case, the reasoning inherits, so to speak, the correctness of the logical (...) model. There is a weak link in this procedure, which we call the faithfulness problem: how do we decide that the logical model is faithful to the reasoning that it is supposed to model? That is an issue external to logic, and we do not have rigorous formal methods to make the decision. The purpose of this paper is to expose the faithfulness problem (not to solve it). For that purpose, we will consider two examples, one from the geometrical reasoning in Euclid’s Elements and the other from a study on deductive reasoning in the psychology of reasoning. (shrink)

This paper discusses the epistemic status of biology from the standpoint of the systemic approach to living systems based on the notion of biological autonomy. This approach aims to provide an understanding of the distinctive character of biological systems and this paper analyses its theoretical and epistemological dimensions. The paper argues that, considered from this perspective, biological systems are examples of emergent phenomena, that the biological domain exhibits special features with respect to other domains, and that biology as a discipline (...) employs some core concepts, such as teleology, function, regulation among others, that are irreducible to those employed in physics and chemistry. It addresses the claim made by Jacques Monod that biology as a science is marginal. It argues that biology is general insofar as it constitutes a paradigmatic example of complexity science, both in terms of how it defines the theoretical object of study and of the epistemology and heuristics employed. As such, biology may provide lessons that can be applied more widely to develop an epistemology of complex systems. (shrink)

In Latin Europe, the controversy over spontaneous generation of perfect animals – namely those whose breeding occurs through sexual reproduction – is received in different ways, varying from positions very close to Avicenna’s, as in the case of Pietro Pomponazzi, to interpretations that rather refer to Averroes’ perspective. To this ‘Averroist front’ undoubtedly belongs the figure of Urbano da Bologna, author of the Expositio commenti Averrois in VIII libros Physicorum – a work that can be defined a supercommentary to Averroes’ (...) Physica – composed in Bologna around 1334. The present study aims to provide the complete transcription of a quaestio that is present in the work – but which was disputed according to its author also in public – as an example of the elaboration of the theme of spontaneous generation in the early 14th century. The text deals with many aspects of the problem, especially elaborating on the correspondence between each specific form and its appropriate matter, in the light of the lively debates of the time, and reveals a mature understanding of Aristotle’s natural philosophy and its Averroist interpretation. (shrink)

In the scientific communities most criticisms are constructive, while they are destructive in the humanistic circles. Indeed, scientists circulate their drafts among colleagues and students, hoping to elicit their comments and suggestions before submitting their work to publication. In contrast, philosophers and political thinkers attack their rivals, without sparing arguments ad hominem or even insults. The reason for this difference is that scientists are after the truth, whereas most humanists fight for more or less noble causes, from swelling their own (...) curricula to joining crusades for or against rationality, realism, justice, or what have you. (shrink)

Open peer commentary on the article “Circularity and the Micro-Macro-Difference” by Manfred Füllsack. Upshot: The target article defends the fundamental role of circularity for systems sciences and the necessity to develop a conceptual and methodological approach to it. The concept of circularity, however, is multifarious, and two of the main challenges in this respect are to provide distinctions between different forms of circularities and explore in detail the roles they play in organizations. This commentary provides some suggestions in this direction (...) with the aim to supplement the perspective presented in the target article with some insights from theoretical biology. (shrink)

This essay aims to appreciate the evolution of the problems regarding the ontological understanding of the photographic image and its derivative, the film, in the face of the sophistication of the apparatus of its production. The creative freedom in making images through optical machines is inversely proportional to their credibility as documents. Since its appearance in the human landscape, as a cultural object, the technology of recording images with lights has brought with it a complex of aporias about what would (...) the nature of the image produced by cameras be: a document or an artistic object, intentionally produced and with created meaning? Consequently: are they denotative or, necessarily, connotative? The development of automatic image capture in the 1980s represented the first update of the question. To what extent, and for how long, will it be possible to trust photography and film as documents through which man aims to access reality? The question now seems to be settled, definitively, in the face of the invention of artificial photography made by algorithms. (shrink)

Deployment Realism resists Laudan’s and Lyons’ objections to the “No Miracle Argument” by arguing that a hypothesis is most probably true when it is deployed essentially in a novel prediction. However, Lyons criticized Psillos’ criterion of essentiality, maintaining that Deployment Realism should be committed to all the actually deployed assumptions. But since many actually deployed assumptions proved false, he concludes that the No Miracle Argument and Deployment Realism fail. I reply that the essentiality condition is required by Occam’s razor. In (...) fact, there is a simpler formulation of essentiality which escapes Lyons’ criticisms and rescues the No Miracle Argument and Deployment Realism from their purported historical counterexamples: a hypothesis is essential when it has no proper parts (in Yablo’s sense) sufficient to derive the same prediction. Although essentiality so conceived cannot be detected prospectively, this is just natural, and it is not a problem but an advantage for Deployment Realism. (shrink)

In legal proceedings, a fact-finder needs to decide whether a defendant is guilty or not based on probabilistic evidence. We defend the thesis that the defendant should be found guilty just in case it is rational for the fact-finder to believe that the defendant is guilty. We draw on Leitgeb’s stability theory for an appropriate notion of rational belief and show how our thesis solves the problem of statistical evidence. Finally, we defend our account of legal proof against challenges from (...) Staffel and compare it to a recent competitor put forth by Moss. (shrink)

Abstract We examine the construction of electromagnetism in its current form, and in an alternative form, from a point of view that combines a minimal realism with strict rational demands. We begin by discussing the requests of reason when constructing a theory and next, we follow the historical development as presented in the record of original publications, the underlying epistemology (often explained by the authors) and the mathematical constructions. The historical construction develops along socio-political disputes (mainly, the reunification of Germany (...) and the second industrial revolution), epistemic disputes (at least two demarcations of science in conflict) and several theories of electromagnetism. Such disputes resulted in the militant adoption of the ether by some, a position that expanded in parallel with the expansion of Prussia. This way of thinking was facilitated by the earlier adoption of a standpoint that required, as a condition for understanding, the use of physical hypothesis in the form of analogies; an attitude that is antithetic to Newton's “hypotheses non fingo”. While the material ether was finally abandoned, the epistemology survived in the form of “substantialism” and a metaphysical ether: the space. The militants of the ether attributed certainties regarding the ether to Faraday and Maxwell, when they only expressed doubts and curiosity. Thus, the official story is not the real history. This was achieved by the operation of detaching Maxwell's electromagnetism from its construction and introducing a new game of formulae and interpretations. Large and important parts of Maxwell work are today not known, as for example, the rules for the transformation of the electromagnetic potentials between moving systems. When experiments showed that all the theories based in the material ether were incorrect, a new interpretation was offered: Special Relativity (SR). At the end of the transformation period a pragmatic view of science, well adapted to the industrial society, had emerged, as well as a new protagonist: the theoretical physicist. The rival theory of delayed action at distance initiated under the influence of Gauss was forgotten in the midst of the intellectual warfare. The theory is indistinguishable in formulae from Maxwell's and its earlier versions are the departing point of Maxwell for the construction of his equations. We show in a mathematical appendix that such (relational) theory can incorporate Lorentz' contributions as well as Maxwell's transformations and C. Neumann's action, without resource to the ether. Demarcation criteria was further changed at the end of the period making room for habits and intuitions. When these intuited criteria are examined by critical reason (seeking for the fundaments) they can be sharpened with the use of the Non Arbitrariness Principle, which throws light over the arbitrariness in the construction of SR. Under a fully rational view SR is not acceptable, it requires to adopt a less demanding epistemology that detaches the concept from the conception, such as Einstein's own view in this respect, inherited from Hertz. In conclusion: we have shown in this relevant exercise how the reality we accept depends on earlier, irrational, decisions that are not offered for examination but rather are inherited from the culture. (shrink)

We show that in the Maxwell–Lorentz theory of classical electrodynamics most initial values for fields and particles lead to an ill-defined dynamics, as they exhibit singularities or discontinuities along light-cones. This phenomenon suggests that the Maxwell equations and the Lorentz force law ought rather to be read as a system of delay differential equations, that is, differential equations that relate a function and its derivatives at different times. This mathematical reformulation, however, leads to physical and philosophical consequences for the ontological (...) status of the electromagnetic field. In particular, fields cannot be taken as independent degrees of freedom, which suggests that one should not add them to the ontology. (shrink)

I confront Feyerabend's position and critical rationalism in order to have a foundation or starting point for my (historical) investigation. The main difference of his position towards falsificationism is the belief that different theories cannot be discussed rationally. Feyerabend is convinced that Galilei's observations with the telescope in the historical context of the Copernican revolution supports his criticism. In particular, he argues that the Copernican theory was supported by deficient hypotheses, and falsifications were disposed by ad hoc hypotheses and propaganda. (...) Furthermore, he claims that his philosophy of science reconstructs Galilei's defence of the Copernican theory. He introduces a central principle of his position (the principle of tenacity) in order to justify a research strategy of not eliminating falsified theories. He tries to show that the tenacious defence of a theory corresponds to Galilei's defence of the Copernican theory. Remarkably, Feyerabend's approach to explain the development of science earns an important support from his interpretation of Galilei's observations. On this basis I give a falsificationist interpretation of Galilei's observations with the telescope, and oppose this interpretation to Feyerabend's. From a falsificationist perspective, auxiliary hypotheses compete during the Copernican revolution which can (with some effort) be critically discussed. Then I analyse the historical case in order to test Feyerabend's interpretation of the Copernican revolution. Inter alias I investigate thoroughly whether Galilei, as Feyerabend claims, immunised falsifications of the Copernican theory by the introduction of ad hoc hypotheses. The investigation considers Galilei's explanation of Venus' phases, his establishment of the irradiation hypothesis, the explanation of the telescope's functionality, and the role of the reproducibility of the observations with the telescope. Finally I provide a rational reconstruction of Galilei's falsification of the Ptolemaic theory. The formalisation shows that Galilei was not a cautious critical rationalist, but a very confident scientist using the method of falsification. (shrink)

From 1950 onwards, the study of creativity has not stopped. Today, AI has revitalised debates on the subject. That is especially controversial in the artworld, as the 21st century already features AI-generated artworks. Without discussing issues about AI agency, this article argues for AI’s creativity. For this, we first present a new functionalist understanding of Margaret Boden’s definition of creativity. This is followed by an analysis of empirical evidence on anthropocentric barriers in the perception of AI’s creative capabilities, which is (...) later criticised for considering insights from media theory. Finally, benefits derived from including AI as an artistic creative producer and supportive tool are discussed. It is then argued that AI can contribute to democratising the artworld. Therefore its creative role must be recognised. (shrink)

There is not much of a consensus on almost anything about quantum mechanics. I take it, however, that the minimum consensus is that "although quantum mechanics is empirically successful, quantum mechanics is hard to understand." Quantum mechanics, in the way it is presented in most textbooks, does indeed not provide a clear picture of reality that would make it a theory to be understood. In her new book, "The World in the Wave Function: A Metaphysics for Quantum Physics," Alyssa Ney (...) tries to make this blurry picture of reality more precise, even if this picture will turn out to be heterodox and unfamiliar. (shrink)