The short paper introduces the concept of possible branches of double-stranded DNA (later sometimes called palindromes): Certain sequences of nucleotides may be followed, after a short unpaired stretch, by a complementary sequence in reversed order, such that each DNA strand can fold back on itself, and the DNA assumes a cruciform or tree-like structure. This is postulated to interact with regulatory proteins. -/- .

In his late years, Thomas Kuhn became interested in the process of scientific specialization, which does not seem to possess the destructive element that is characteristic of scientific revolutions. It therefore makes sense to investigate whether and how Kuhn’s insights about specialization are consistent with, and actually fit, his model of scientific progress through revolutions. In this paper, I argue that the transition toward a new specialty corresponds to a revolutionary change for the group of scientists involved in such a (...) transition. I will clarify the role of the scientific community in revolutionary changes and characterize the incommensurability across specialties as possessing both semantic and methodological aspects. The discussion of the discovery of the structure of DNA will serve both as an illustration of my main argument and as reply to one criticism raised against Kuhn—namely, that his model cannot capture cases of revolutionary yet non-disruptive episodes of scientific progress. Revisiting Kuhn’s ideas on specialization will shed new light on some often overlooked features of scientific change. (shrink)

Cells are cognitive entities possessing great computational power. DNA serves as a multivalent information storage medium for these computations at various time scales. Information is stored in sequences, epigenetic modifications, and rapidly changing nucleoprotein complexes. Because DNA must operate through complexes formed with other molecules in the cell, genome functions are inherently interactive and involve two-way communication with various cellular compartments. Both coding sequences and repetitive sequences contribute to the hierarchical systemic organization of the genome. By virtue of nucleoprotein complexes, (...) epigenetic modifications, and natural genetic engineering activities, the genome can serve as a read-write storage system. An interactive informatic conceptualization of the genome allows us to understand the functional importance of DNA that does not code for protein or RNA structure, clarifies the essential multidirectional and systemic nature of genomic information transfer, and emphasizes the need to investigate how cellular computation operates in reproduction and evolution. (shrink)

Scientific research is constrained by limited resources, so it is imperative that it be conducted efficiently. This paper introduces the notion of epistemic expression, a kind of representation that expedites the solution of research problems. Epistemic expressions are representations that (i) contain information in a way that enables more reliable information to place the most stringent constraints on possible solutions and (ii) make new information readily extractible by biasing the search through that space. I illustrate these conditions using historical and (...) contemporary examples of biomolecular structure determination. Then, I argue that the notion of epistemic expression parts ways with pragmatic accounts of scientific representation and an understanding of models as artifacts, neither of which require models to accurately represent. Explicating epistemic expression thus fills a gap in our understanding of scientific practice, extending Morrison and Morgan's (1999) conception of models as investigative instruments. (shrink)

Current knowledge of the RNA world indicates 2 different genetic codes being present throughout the living world. In contrast to non-coding RNAs that are built of repetitive nucleotide syntax, the sequences that serve as templates for proteins share—as main characteristics—a non-repetitive syntax. Whereas non-coding RNAs build groups that serve as regulatory tools in nearly all genetic processes, the coding sections represent the evolutionarily successful function of the genetic information storage medium. This indicates that the differences in their syntax structure are (...) coherent with the differences of the functions they represent. Interestingly, these 2 genetic codes resemble the function of all natural languages, i.e., the repetitive non-coding sequences serve as appropriate tool for organization, coordination and regulation of group behavior, and the nonrepetitive coding sequences are for conservation of instrumental constructions, plans, blueprints for complex protein-body architecture. This differentiation may help to better understand RNA group behavioral motifs. (shrink)

This paper examines the adequacy of causal graph theory as a tool for modeling biological phenomena and formalizing biological explanations. I point out that the causal graph approach reaches it limits when it comes to modeling biological phenomena that involve complex spatial and structural relations. Using a case study from molecular biology, DNA-binding and -recognition of proteins, I argue that causal graph models fail to adequately represent and explain causal phenomena in this field. The inadequacy of these models is due (...) to their failure to include relevant spatial and structural information in a way that does not render the model non-explanatory, unmanageable, or inconsistent with basic assumptions of causal graph theory. (shrink)

Schröedinger’s question “what is life?” was a real challenge for the scientific community and this still remains as an opened question, because in spite of the important advances in various scientific branches like philosophy, biology, chemistry and physics,, each of them assesses life from its particular point of view to explain the life’ characteristic features, so not a coherent and well structured general model of life was reported. In this paper life is approached from informational perspective, starting from earlier Draganeacu's (...) philosophic concepts, showing that actually life is structured by matter and information. Therefore, it is analyzed carbon-matter properties on the basis of which the living structures are composed, giving rise not only of a considerable number of carbon-based compounds, but serving now beside silicon, as an useful material for micro/nanostructure applications. Such specific properties refers to the high ability of carbon to associate/dissociate in chemical reactions regulated/facilitated by informational (Bit unit) YES/NO bistable mechanisms to form macro/small molecules with complementary properties, reactive info-functional pathways of transduction, relaying, amplification, integration, spreading, modulation, activation and positive/negative feedback reactions, like in the informational microelectronic/microsystems circuits. It is argued that the negentropy invoked earlier in Schrödinger's analysis is a consequence of informational-assisted structuration/organization of the cell and human organism. From the analysis of inter/intra-communication mechanisms in the cell and comparing with the outcomes described by the Informational Model of Human Body, it is deduced that, the living organisms operate on the basis of three main streaming circuits assuring the living functions: (1) the metabolic matter-related circuit; (2) the operative informational circuit; (3) the epigenetic informational circuit for the gradual integration of information in the central informational structure – DNA. It is founded on these bases the Informational Model of the Living Structures, and the Informational System of the Living Structures (ISLS), with similar functions on the entire living scale size, from unitary to multicellular living structures, composed by seven informational systems, namely [CASI (center of acquisition and storing of information), CDC (center of decision and command), IRSS (info-reactive sentient system), MIS (maintenance info-system), GTS (genetic transmission system), IGG (info-genetic generator) and IC (info-connection)]ISLS, and are identified the specific functions of each of them. The living structures operate thus like self-“polarized" bipolar info-matter informational devices by means of the stand-by metabolic matter-related circuit, and react/respond to the external/internal informational stimuli, which modulate their functionality, returning an external reaction signal (“attitude"), for adaptation and survival. (shrink)

In the quest for a new social turn in philosophy of science, exploring the prospects of a Vygotskian perspective could be of significant interest, especially due to his emphasis on the role of culture and socialisation in the development of cognitive functions. However, a philosophical reassessment of Vygotsky's ideas in general has yet to be done. As a step towards this direction, I attempt to elaborate an approach on scientific representations by drawing inspirations from Vygotsky. Specifically, I work upon Vygotsky’s (...) understanding on the nature and function of concepts, mediation and zone of proximal development. -/- I maintain that scientific representations mediate scientific cognition in a tool-like fashion (like Vygotsky’s signs). Scientific representations are consciously acquired through deliberate inquiry in a specific context, where it turns to be part of a whole system, reflecting the social practices related to scientific inquiry, just scientific concepts do in Vygotsky’s understanding. They surrogate the real processes or effects under study, by conveying some of the features of the represented systems. Vygotsky’s solution to the problem of the ontological status of concepts points to an analogous understanding for abstract models, which should be regarded neither as fictions nor as abstract objects. -/- I elucidate these views by using the examples of the double-helix model of DNA structure and the development of our understanding of the photoelectric effect. (shrink)

Biomolecules and particularly proteins and DNA exhibit some mysterious features that cannot find satisfactory explanation by quantum mechanical modes of atoms. One of them, known as a Levinthal’s paradox, is the ability to preserve their complex three-dimensional structure in appropriate environments. Another one is that they possess some unknown energy mechanism. The Basic Structures of Matter Supergravitation Unified Theory (BSM-SG) allows uncovering the real physical structures of the elementary particles and their spatial arrangement in atomic nuclei. The resulting (...) physical models of the atoms are characterized by the same interaction energies as the quantum mechanical models, while the structure of the elementary particles influence their spatial arrangement in the nuclei. The resulting atomic models with fully identifiable parameters and angular positions of the quantum orbits permit studying the physical conditions behind the structural and bonding restrictions of the atoms connected in molecules. A new method for a theoretical analysis of biomolecules is proposed. The analysis of a DNA molecule leads to formulation of hypotheses about the energy storage mechanism in DNA and its role in the cell cycle synchronization. This permits shedding a light on the DNA feature known as a C-value paradox. The analysis of a tRNA molecule leads to formulation of a hypothesis about a binary decoding mechanism behind the 20 flavors of the complex aminoacyle-tRNA synthetases - tRNA, known as a paradox. (shrink)

Despite the Nazi horrors, in 1953 the new eugenics was founded, when Watson and Crick postulated the double helix of DNA as the basis of chemical heredity. In 1961, scientists have deciphered the genetic code of DNA, laying the groundwork for code manipulation and the potential building of new life forms. After thirty years from the discovery of the DNA structure, the experimenters began to carry out the first clinical studies of human somatic cell therapy. The practice of prenatal genetic (...) tests identifies genes or unwanted genetic markers. Parents can choose to continue pregnancy or give up the fetus. Once the preimplantation genetic diagnosis occurs, potential parents can choose to use in vitro fertilization and then test early embryonic cells to identify embryos with genes they prefer or avoid. Because of concerns about eugenics, genetic counseling is based on a "non-directive" policy to ensure respect for reproductive autonomy. The argument for this counseling service is that we should balance parental autonomy with child's autonomy in the future. Specialists have not yet given a clear answer to the question of whether these practices should be considered eugenic practices, or if they are moral practices. DOI: 10.13140/RG.2.2.28777.95849. (shrink)

Recent advances in neuroscience lead to a wider realm for philosophy to include the science of the Darwinian-evolved computational brain, our inner world producing organ, a non-recursive super- Turing machine combining 100B synapsing-neuron DNA-computers based on the genetic code. The whole system is a logos machine offering a world map for global context, essential for our intentional grasp of opportunities. We start from the observable contrast between the chaotic universe vs. our orderly inner world, the noumenal cosmos. So far, philosophy (...) has been rehearsing our thoughts, our human-internal world, a grand painting of the outer world, how we comprehend subjectively our experience, worked up by the logos machine, but now we seek a wider horizon, how humans understand the world thanks to Darwinian evolution to adapt in response to the metaphysical gap, the chasm between the human animal and its environment, shaping the organism so it can deal with its variable world. This new horizon embraces global context coded in neural structures that support the noumenal cosmos, our inner mental world, for us as denizens of the outer environment. Kant’s inner and outer senses are fundamental ingredients of scientific philosophy. Several sections devoted to Heidegger, his lizard debunked, but his version of the metaphysical gap & his doctrine of the logos praised. Rorty and others of the behaviorist school discussed also. (shrink)

This paper offers a brand storytelling, that is a narratological account of Covid-19 pandemic’s emergence phase. By adopting a fictional ontological standpoint, the virus’ deploying media story-world is identified with a process of narrative spacing. Subsequently, the brand’s personality is analyzed as a narrative place brand. The narrative model that is put forward aims at outlining the main episodes that make up the virus’ brand personality as process and structural components (actors, settings, actions, relationships). A series of deep or ontological (...) metaphors are singled out as the core DNA of this place brand, by applying metaphorical modeling to the tropical articulation of Covid-19’s narrative. The virus’ kernel is identified with terror, as a menacing force that wipes out existing regimes of signification due to its uncertain motives, origins and operational mode. In this context, familiar urban spaces, cultural practices and intersubjective communications are redefined, repurposed and reprogrammed. This process is called terrorealization, as the desertification and metaphorical sublation of all prior territorial significations. This study contributes to the narrative sub-stream of place branding by approaching a globally relevant sociocultural phenomenon from a brand storytelling perspective. (shrink)

1900 was a remarkable year for science. Several ground-breaking events took place, in physics, biology and psychology. Planck introduced the quantum concept, the work of Mendel was rediscovered, and Sigmund Freud published The Interpretation of Dreams . These events heralded the emergence of completely new areas of inquiry, all of which greatly affected the intellectual landscape of the 20 th century, namely quantum physics, genetics and psychoanalysis. What do these developments have in common? Can we discern a family likeness, a (...) basic affinity between them, so that we can use the one to deepen our understanding of the other? One common denominator is that they open up realms of inquiry that are significantly different from the world of everyday experience, namely the realm of elementary particles, of genes and genomes, and of the unconscious. But to what extent can we meaningfully argue, for instance, that the genome is the biological unconscious, and the unconscious the psychic genome? To address these questions, I will build on the work of two key intellectual figures who have explored the affinities of these developments in depth, namely Erwin Schrödinger (a quantum physicist and avid reader of Schopenhauer who initiated molecular biology) and Jacques Lacan (who reframed the specificity of psychoanalysis with the help of 20 th century science: the era of structural linguistics, but also of quantum physics, molecular biology, bioinformatics and DNA). (shrink)

The file on this site provides the slides for a lecture given in Hangzhou in May 2018, and the lecture itself is available at the URL beginning 'sms' in the set of links provided in connection with this item. -/- It is commonly assumed that regular physics underpins biology. Here it is proposed, in a synthesis of ideas by various authors, that in reality structures and mechanisms of a biological character underpin the world studied by physicists, in principle supplying (...) detail in the domain that according to regular physics is of an indeterminate character. In regular physics mathematical equations are primary, but this constraint leads to problems with reconciling theory and reality. Biology on the other hand typically does not characterise nature in quantitative terms, instead investigating in detail important complex interrelationships between parts, leading to an understanding of the systems concerned that is in some respects beyond that which prevails in regular physics. It makes contact with quantum physics in various ways, for example in that both involve interactions between observer and observed, an insight that explains what is special about processes involving observation, justifying in the quantum physics context the replacement of the unphysical many-worlds picture by one involving collapse. The link with biology furthermore clarifies Wheeler’s suggestion that a multiplicity of observations can lead to the ‘fabrication of form’, including the insight that this process depends on very specific ‘structures with power’ related to the 'semiotic scaffolding' of the application of sign theory to biology known as biosemiotics. -/- The observer-observed 'circle' of Wheeler and Yardley is a special case of a more general phenomenon, oppositional dynamics, related to the 'intra-action' of Barad's Agential Realism, involving cooperating systems such as mind and matter, abstract and concrete, observer and observed, that preserve their identities while interacting with one another in such a way as to act as a unit. A third system may also be involved, the mediating system of Peirce linking the two together. Such a situation of changing connections and separations may plausibly lead in the future to an understanding of how complex systems are able to evolve to produce 'life, the universe and everything'. -/- (Added 1 July 2018) The general structure proposed here as an alternative to a mathematics-based physics can be usefully characterised by relating it to different disciplines and the specialised concepts utilised therein. In theoretical physics, the test for the correctness of a theory typically involves numerical predictions, corresponding to which theories are expressed in terms of equations, that is to say assertions that two quantities have identical values. Equations have a lesser significance in biology which typically talks in terms of functional mechanisms, dependent for example on details of chemistry and concepts such as genes, natural selection, signals and geometrical or topologically motivated concepts such as the interconnections between systems and the unfolding of DNA. Biosemiotics adds to this the concept of signs and their interpretation, implying novel concepts such as semiotic scaffolding and the semiosphere, code duality, and appreciation of the different types of signs, including symbols and their capacity for abstraction and use in language systems. Circular Theory adds to this picture, as do the ideas of Barad, considerations such as the idea of oppositional dynamics. The proposals in this lecture can be regarded as the idea that concepts such as those deriving from biosemiotics have more general applicability than just conventional biology and may apply, in some circumstances, to nonlinear systems generally, including the domain new to science hypothesised to underlie the phenomena of present-day physics. -/- The task then has to be to restore the mathematical aspect presumed, in this picture, not to be fundamental as it is in conventional theory. Deacon has invoked a complex sequence of evolutionary steps to account for the emergence over time of human language systems, and correspondingly mathematical behaviour can be subsumed under the general evolutionary mechanisms of biosemiotics (cf. also the proposals of Davis and Hersh regarding the nature of mathematics), so that the mathematical behaviour of physical systems is consistent with the proposed scheme. In conclusion, it is suggested that theoretical physicists should cease expecting to find some universal mathematical ‘theory of everything’, and focus instead on understanding in more detail complex systems exhibiting behaviour of a biological character, extending existing understanding. This may in time provide a more fruitful understanding of the natural world than does the regular approach. The essential concepts have an observational basis from both biology and the little-known discipline of cymatics (a discipline concerned with the remarkable patterns that specific waveforms can give rise to), while again computer simulations also offer promise in providing insight into the complex behaviours involved in the above proposals. -/- References -/- Jesper Hoffmeyer, Semiotic Scaffolding of Living Systems. Commens, a Digital Companion to C. S. Peirce (on Commens web site). Terrence Deacon, The Symbolic Species, W.W. Norton & Co. Karen Barad, Meeting the Universe Halfway: Quantum Physics and the Entanglement of Matter and Meaning, Duke University Press. Philip Davis and Reuben Hersh, The Mathematical Experience, Penguin. Ilexa Yardley, Circular Theory. (shrink)

Several authors have used the notion of causal specificity in order to defend non-parity about genetic causes (Waters 2007, Woodward 2010, Weber 2017, forthcoming). Non-parity in this context is the idea that DNA and some other biomolecules that are often described as information-bearers by biologists play a unique role in life processes, an idea that has been challenged by Developmental Systems Theory (e.g., Oyama 2000). Indeed, it has proven to be quite difficult to state clearly what the alleged special role (...) of genetic causes consists in. In this paper, I show that the set of biomolecules that are normally considered to be information-bearers (DNA, mRNA) can be shown to be the most specific causes of protein primary structure, provided that causal specificity is measured over a relevant space of biological possibilities, disregarding physical as well as logically possible states of the causal variables. (shrink)

Diagrams by Connor Camburn -/- The relationship between axiomatization, mechanization, creative individuation, and virtual/physical individuation presents a fascinating interplay of concepts that have significantly influenced various fields, including mathematics, physics, philosophy, and art. This essay explores these relationships by drawing insights from André Weil's "From Metaphysics to Mathematics," Gilles Châtelet's works, and Schmid's discussion on Gnostic Futurism. -/- Axiomatization: Weil and Grothendieck -/- Axiomatization, as discussed in André Weil's "From Metaphysics to Mathematics," represents the transformation of metaphysical concepts into formal (...) mathematical structures. Weil's document highlights the progression from vague metaphysical ideas to concrete mathematical theories. This process is evident in the works of mathematicians like Lagrange and Galois, where initial metaphysical notions eventually crystallized into the formal structures of modern algebra. Similarly, Alexander Grothendieck's work in algebraic geometry involved the creation of an abstract framework that could unify various mathematical concepts, demonstrating the power of axiomatization in providing a foundational structure for complex ideas. -/- Mechanization: Oppenheimer, Watson-Crick, and Von Neumann -/- Mechanization, in the context of scientific development, refers to the application of mechanical principles to solve problems and the automation of processes. Figures like Oppenheimer in physics, Watson and Crick in biology, and Von Neumann in computing and mathematics, represent the pinnacle of mechanization in their respective fields. Their work exemplifies how mechanization has enabled the simplification and automation of complex processes, leading to alienating discoveries such as the atomic bomb, the structure of DNA, and the development of modern computers. -/- Creative Individuation: Gnostic Futurism -/- Eric Schmid's discussion on Gnostic Futurism, as found in his document, offers a perspective on creative individuation. Gnostic Futurism, rooted in Kantian-Hegelian transcendental universalism, represents a departure from conventional realism, emphasizing a transcendental nature and integration of mythopoeia. This movement in art and philosophy underscores the role of creativity and individual expression in transcending traditional forms and norms. It embodies the idea of creative individuation, where individual creativity leads to the formation of new, often revolutionary, artistic and philosophical expressions. -/- Virtual/Physical Individuation: Châtelet's Perspective -/- Gilles Châtelet's works, particularly "Figuring Space: Philosophy, Mathematics, and Physics," delve into the concept of virtual/physical individuation. Châtelet discusses the configuration of space in mathematics and physics, emphasizing the role of diagrams in scientific discovery. This exploration of space, both virtual (as in mathematical abstractions) and physical (as in tangible representations), reflects the process of individuation in both realms. Châtelet's perspective highlights how mathematical and physical representations are not just tools for understanding the world but are also expressions of individual and collective intellectual endeavors. -/- Interconnections and Synthesis -/- The synthesis of these concepts reveals a complex tapestry of intellectual development across disciplines. Axiomatization provides a foundational structure that enables the mechanization of processes, as seen in the works of Oppenheimer, Watson-Crick, and Von Neumann. This mechanization, in turn, paves the way for creative individuation, where individuals can transcend established norms and frameworks, as exemplified in Gnostic Futurism. Finally, the concept of virtual/physical individuation, as explored by Châtelet, represents the culmination of these ideas, where the abstract and the tangible intersect, leading to new forms of understanding and expression. -/- In conclusion, the relationship between axiomatization, mechanization, creative individuation, and virtual/physical individuation is a testament to the dynamic and interconnected nature of intellectual progress. From the formal structures of mathematics to the revolutionary changes in art and philosophy, these concepts demonstrate how human thought and creativity continue to evolve, challenging existing paradigms and forging new paths of understanding and expression. (shrink)

The Aristotelian axiom that function follows form was beautifully instantiated in molecular biology by the discovery of DNA’s structure that immediately suggested how DNA might work as depository and vehicle for genetic information. However, later on molecular biology became infatuated with the gene that became the center of the universe. This gene-centered viewpoint is an obstacle for the emerging field of evo-devo aiming at finding the causal connections between evolution and biological development. Here it is argued that molecular biology must (...) reject the narrow-minded causality associated with the gene-centered view and so it must recover to the spirit of Aristotelian natural history and its four types of causation in order to foster the evo-devo field of research. (shrink)

There are many different kinds of model and scientists do all kind of things with them. This diversity of model type and model use is a good thing for science. Indeed, it is crucial especially for the biological and cognitive sciences, which have to solve many different problems at many different scales, ranging from the most concrete of the structural details of a DNA molecule to the most abstract and generic principles of self-organization in networks. Getting a grip (or more (...) likely many separate grips) on this range of topics calls for a teeming forest of techniques, including many different modeling techniques. Barbara Webb’s target article strikes us as a proposal for clear-cutting the forest. We think clear-cutting here would be as good for science as it is for non-metaphorical forests. Our argument for this is primarily a recitation of a few of the ways that diversity has been useful. Recently, looking at the actual practice of artificial life modelers, one of us distinguished four uses of simulation models classified in terms of the position the models take up between theory and data (see Figure 1). The classification is not exhaustive, and the barriers between kinds are not absolute. Rather, the purpose of the taxonomy is to open up the view for an epistemic ecology of modeling practices. First, and closest to the empirical domain, there are mechanistic models, in which there is an almost one-to-one correspondence between variables in the model and observables in the target system and its environment. Webb’s.. (shrink)

We provide a new perspective on the relation between the space of description of an object and the appearance of novelties. One of the aims of this perspective is to facilitate the interaction between mathematics and historical sciences. The definition of novelties is paradoxical: if one can define in advance the possibles, then they are not genuinely new. By analyzing the situation in set theory, we show that defining generic (i.e., shared) and specific (i.e., individual) properties of elements of a (...) set are radically different notions. As a result, generic and specific definitions of possibilities cannot be conflated. We argue that genuinely stating possibilities requires that their meaning has to be made explicit. For example, in physics, properties playing theoretical roles are generic; then, generic reasoning is sufficient to define possibilities. By contrast, in music, we argue that specific properties matter, and generic definitions become insufficient. Then, the notion of new possibilities becomes relevant and irreducible. In biology, among other examples, the generic definition of the space of DNA sequences is insufficient to state phenotypic possibilities even if we assume complete genetic determinism. The generic properties of this space are relevant for sequencing or DNA duplication, but they are inadequate to understand phenotypes. We develop a strong concept of biological novelties which justifies the notion of new possibilities and is more robust than the notion of changing description spaces. These biological novelties are not generic outcomes from an initial situation. They are specific and this specificity is associated with biological functions, that is to say, with a specific causal structure. Thus, we think that in contrast with physics, the concept of new possibilities is necessary for biology. (shrink)

Life can be defined as combining two entities that rest on completely different physico-chemical properties and on a particular way of handling information. The cell, first, is a « machine », that combines elements which are quite similar (although in a fairly fuzzy way) to those involved in a man-made factory. The machine combines two processes. First, it requires explicit compartmentalisation, including scaffolding structures similar to that of the châssis of engineered machines. In addition, cells define clearly an inside, (...) the cytoplasm, and an outside. The cell envelope is more or less complicated in bacteria, and it is much more complicated in organisms made of cells with a nucleus (eukaryotes). Second, the machine also requires dynamic chemical processes, collectively named metabolism, that can be split into intermediary metabolism, managing chemical transformations and transport of small building blocks and management of energy (often with a rotating nanomachine, ATP synthase), and the macromolecule synthesis, salvage and turnover machinery which uses a variety of nanomachines, the ribosome being the most prominent one. The second entity which needs to be associated to life is the genetic program, in the form of the genome, composed of one or several chromosomes made of DNA. This is the entity which associates most clearly to information. -/- Natural selection uses information in a particular way: it is a process that uses energy to prevent degradation of any functional entity. This process keeps building up novel information within organisms. (shrink)

In two recent papers, Rose and Nichols present evidence in favor of the view that humans represent category essences in terms of a telos, such as honey-making, and not in terms of scientific essences, such as bee DNA. In this paper, I challenge their interpretation of the evidence, and show that it is directly predicted by the main theory they seek to undermine. I argue that their results can be explained as instances of diagnostic reasoning about scientific essences.

Precision medicine and molecular systems medicine (MSM) are highly utilized and successful approaches to improve understanding, diagnosis, and treatment of many diseases from bench-to-bedside. Especially in the COVID-19 pandemic, molecular techniques and biotechnological innovation have proven to be of utmost importance for rapid developments in disease diagnostics and treatment, including DNA and RNA sequencing technology, treatment with drugs and natural products and vaccine development. The COVID-19 crisis, however, has also demonstrated the need for systemic thinking and transdisciplinarity and the limits (...) of MSM: the neglect of the bio-psycho-social systemic nature of humans and their context as the object of individual therapeutic and population-oriented interventions. COVID-19 illustrates how a medical problem requires a transdisciplinary approach in epidemiology, pathology, internal medicine, public health, environmental medicine, and socio-economic modeling. Regarding the need for conceptual integration of these different kinds of knowledge we suggest the application of general system theory (GST). This approach endorses an organism-centered view on health and disease, which according to Ludwig von Bertalanffy who was the founder of GST, we call Organismal Systems Medicine (OSM). We argue that systems science offers wider applications in the field of pathology and can contribute to an integrative systems medicine by (i) integration of evidence across functional and structural differentially scaled subsystems, (ii) conceptualization of complex multilevel systems, and (iii) suggesting mechanisms and non-linear relationships underlying the observed phenomena. We underline these points with a proposal on multi-level systems pathology including neurophysiology, endocrinology, immune system, genetics, and general metabolism. An integration of these areas is necessary to understand excess mortality rates and polypharmacological treatments. In the pandemic era this multi-level systems pathology is most important to assess potential vaccines, their effectiveness, short-, and long-time adverse effects. We further argue that these conceptual frameworks are not only valid in the COVID-19 era but also important to be integrated in a medicinal curriculum. (shrink)

The study of culture and cultural selection from a biological perspective has been hampered by the lack of any firm theoretical basis for how the information for cultural traits is stored and transmitted. In addition, the study of any living system with a decentralized or multi-level information structure has been somewhat restricted due to the focus in genetics on the gene and the particular hereditary structure of multicellular organisms. Here a different perspective is used, one which regards living systems as (...) self-constructing energy users that utilize their genome as a library of information, making the genetic system just another component that adds fitness to the overall integrated unit. In this framework, basic fitness is measured as the ability to gather energy for growth and reproduction, and the fitness of the genetic system is broken down into two aspects: first, the effectiveness in searching for new somatic functional information, and second, the effectiveness in searching for better structures to store and process information. With this more generalized perspective, major evolutionary transitions to higher levels of organization become competitions between different information structures; furthermore the functioning and fitness of cultural systems can be more easily described and compared with other modes of information storage within biological systems. Modern technological societies are self-constructing systems that rely on written (symbolic) information storage and very complex algorithms that effectively search for variation with a high probability of successful selection. These systems are currently competing with traditional organic systems, and this competition constitutes the latest major evolutionary transition. Upon comparison of the energy-gathering potential of symbolic-based systems with DNA-based life, it appears that symbolic systems have a tremendous fitness potential and the current shift to a higher level of selection may be as significant and far-reaching as any of the previous major evolutionary transitions. (shrink)

The study of biodiversity spans many disciplines and includes data pertaining to species distributions and abundances, genetic sequences, trait measurements, and ecological niches, complemented by information on collection and measurement protocols. A review of the current landscape of metadata standards and ontologies in biodiversity science suggests that existing standards such as the Darwin Core terminology are inadequate for describing biodiversity data in a semantically meaningful and computationally useful way. Existing ontologies, such as the Gene Ontology and others in the Open (...) Biological and Biomedical Ontologies (OBO) Foundry library, provide a semantic structure but lack many of the necessary terms to describe biodiversity data in all its dimensions. In this paper, we describe the motivation for and ongoing development of a new Biological Collections Ontology, the Environment Ontology, and the Population and Community Ontology. These ontologies share the aim of improving data aggregation and integration across the biodiversity domain and can be used to describe physical samples and sampling processes (for example, collection, extraction, and preservation techniques), as well as biodiversity observations that involve no physical sampling. Together they encompass studies of: 1) individual organisms, including voucher specimens from ecological studies and museum specimens, 2) bulk or environmental samples (e.g., gut contents, soil, water) that include DNA, other molecules, and potentially many organisms, especially microbes, and 3) survey-based ecological observations. We discuss how these ontologies can be applied to biodiversity use cases that span genetic, organismal, and ecosystem levels of organization. We argue that if adopted as a standard and rigorously applied and enriched by the biodiversity community, these ontologies would significantly reduce barriers to data discovery, integration, and exchange among biodiversity resources and researchers. (shrink)

This paper proposes a reinterpretation of the Chinese worldview on equilibrium/nonequilibrium and yin-yang. Important terminologies and concepts that constitute Yijing have correlative aspects with irreversible thermodynamics and quantum reality- instability, nonlinearity, nonequilibrium and temporality. Ilya Prigogine is a Nobel laureate noted for his contribution to dissipative structures and their role in thermodynamic systems far from equilibrium, complexity and irreversibility. His expressions, as argued in this paper, resonate with the principles in Yijing. Thus, this paper attempts to re-state existing interpretations (...) of Yijing’s ideas with reference to science. Understanding Yijing’s terms and concepts must be contextualised to account for its pervasiveness of temporality and the change process. Otherwise, these cardinal concepts may be misconstrued as a hodgepodge of Eastern traditions with no relevance to modern science. This paper concentrates on the fundamental role of indeterminism in nonlinear systems on classical and quantum levels using Yijing’s conceptual framework. It concludes that the dominant ideas in Yijing and ancient Chinese philosophy resonate with the current scientific belief – the end of certainty. Instability, far-from-equilibrium, irreversibility, probability, bifurcation, and self-organisation are intrinsic properties of nature appearing at all levels, from particle, protein folding, and DNA double helix to cosmological scales. Information is the basis of all changes, and the agency of change is the human (‘ren’) with a consciousness existing in the probability space between heaven (‘tian’) and earth (‘di’). Finally, this paper outlines a modelling approach with the self-organising human in the centre between heaven and earth, representing living systems as discrete dynamical systems presented with binary choices (yin-yang). The interplay of yin and yang lines in a hexagram is thought to reflect the changing dynamics of a given situation, and the interpretation of the hexagram is based on the relationships between the yin and yang lines based on informational availability. In this way, the concepts of yin-yang and information causality are central to Yijing's understanding of change and are clarified in this paper. (shrink)

Introduction: the objective of this investigation is to analyses the advances of understanding in the epigenetic processes and to extract conclusions concerning the information-based evolution from the perspective of the Informational Model of Consciousness (IMC). Analysis of epigenetic mechanisms: it is shown that the study of the epigenetic mechanisms are of increasing interest not only to discover the responsible mechanisms of some diseases, but also to observe the acquisition and transmission mechanisms of some traits to the next generation/ transgenerations, without (...) affecting the DNA sequences. These advances were especially supported by the spectacular progresses in the high technological tools like digital microfluidic techniques and semiconductor-based detection systems, allowing to apply sequencing methods of DNA and to observe its structural modifications. The specific typical steps of the epigenetic mechanisms are analysed, showing that these mechanisms could be fully described in terms of information, as signal transmission agents embodying or disembodying information in three different stages and under specific conditions, including especially the signal persistence as a main conditional epigenetic factor. Results concerning the information-assisted evolution from the perspective of IMC: the epigenetic mechanisms are discussed as a function of each component of the informational system of the organism, consisting in memory, decisional operability, emotional reactivity, metabolic driving processes, genetic transmission, genetic info-generator and the info-connection explaining the special extra-power properties of the mind. It is shown that the epigenetic mechanisms could be related to the specific functions of each informational component, mainly exhibiting five levels of integration of information as matter-related information, culminating with the stable integration in the procreation cells and transmission to the next generation. The results were extended to explain the transgenerational adaptive processes of isolated population groups. Conclusion: the epigenetic mechanisms discussed within IMC allow to understand the transgenerational adaptation as an information-assisted proces. (shrink)

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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The CRISPR system for gene editing can break, repair, and replace targeted sections of DNA. Although CRISPR gene editing has important therapeutic potential, it raises several ethical concerns. Some bioethicists worry CRISPR is a prelude to a dystopian future, while others maintain it should not be feared because it is analogous to past biotechnologies. In the scientific literature, CRISPR is often discussed as a revolutionary technology. In this paper we unpack the framing of CRISPR as a revolutionary technology and contrast (...) it with framing it as a value-threatening biotechnology or business-as-usual. By drawing on a comparison between CRISPR and the Ford Model T, we argue CRISPR is revolutionary as a product, process, and as a force for social change. This characterization of CRISPR offers important conceptual clarity to the existing debates surrounding CRISPR. In particular, conceptualizing CRISPR as a revolutionary technology structures regulatory goals with respect to this new technology. Revolutionary technologies have characteristic patterns of implementation, entrenchment, and social impact. As such, early identification of technologies as revolutionary may help construct more nuanced and effective ethical frameworks for public policy. (shrink)

Chemical visualizations and models are special kinds of situated, inductive arguments. In this paper, I examine several historical case studies—an archive of images from museums, special collections, and popular magazines—as examples of emergent practices of physical modeling as theoretical play which became the basis for molecular biology and structural chemistry. Specifically, I trace a legacy of visualization tools that starts with Archibald Scott Cooper and Friedrich Kekulé in the late 1800s, crystallizes as material manipulatives in Kekulé’s student Jacobus Henricus Van’t (...) Hoff and his folded paper “toys,” is legitimized in the California lab of Linus Pauling, and is glorified in the popular imaginary with James Watson and Francis Crick’s model of DNA. My tracing then follows several threads into contemporary modeling practices. I ultimately argue that modeling play, originally outside of the boundary of deductive, positivist science, is now an accepted mode of inductive reasoning in these related chemical fields. (shrink)

According to the BSM- Supergravitation Unified Theory (BSM-SG), the energy is indispensable feature of matter, while the matter possesses hierarchical levels of organization from a simple to complex forms, with appearance of fields at some levels. Therefore, the energy also follows these levels. At the fundamental level, where the primary energy source exists, the matter is in its primordial form, where two super-dense fundamental particles (FP) exist in a classical pure empty space (not a physical vacuum). They are associated with (...) the Planck scale parameters of frequency and distance and interact by Supergravitational forces. These forces are inverse proportional to the cube of distance at pure empty space and they are based on frequency interactions. Since the two FPs have different intrinsic frequencies, the SG forces appear different for interactions between the like and unlike FPs and may change the sign. This primordial form of matter exists in the super-heavy black holes located in the center of each well formed galaxy. The next upper level of matter organization includes the underlying structure of the physical vacuum, called a Cosmic Lattice, and the structure of elementary particles. They have common substructure elements obtained by specific crystallization process preceding the formation of the observable galaxies. The Cosmic Lattice, forming a space known as a physical vacuum, is responsible for the existence and propagation of the physical fields: electrical, magnetic, Newtonian gravity and inertia. The energy of physical vacuum is in two forms: Static (enormous) and Dynamic (weak). The Static energy is directly related to the Newtonian mass by the Einstein equation E = mc^2 and it is a primary source of the nuclear energy. The Dynamic energy is responsible for the existence of the electric and magnetic fields, the constant speed of light and the quantum mechanical properties of the physical vacuum. The next upper energy level is the dynamical energy of excited atoms and molecules. At this level a hidden energy wells exit, such as the internal energy of the electron and the internal energy of atoms with more than one electron. The next upper energy level is at some organic molecules and particularly in the biomolecules that contain ring atomic structures. In such a structure, some quantum states are not emitted immediately, but rotating in the ring. While in organic molecules the energy stored in such a ring is released by a chemical process, in the long chain molecule of proteins in the living organism the stored energy can be released simultaneously by triggering. A huge number of atomic rings are contained in the DNA strands. The release of the energy stored in DNA, for example, is an avalanche process that causes an emission of entangled photons possessing a strong penetrating capability. A sequence of entangled photons emitted by DNA should carry the genetic information encoded by the cordons. This mechanism, predicted in BSM-SG theory, is very important for intercommunication between the cells of the living organism. The next upper level of energy organization may exist in the brain. The brain is an organ of a most abundant number of atomic rings, while its tissue environment might permit complex energy interactions. The human brain contains billions of atomic rings. The next hypothetical upper level of energy organization is an information field, physically existed outside, but connected with the living brain. It corresponds to a specific field known as aura, while the possibility of its existence is still not accepted by the main stream science. The problem is that this field could not be detected by the currently existing technical means used for EM communications. The BSM-SG predicts that this field might differ from the EM field we use for communication, but it is a subject of a further theoretical development that must be supported by experiments using specifically designed technical means. According to the BSM-SG theory, the energy conversion from the primary energy source to the complex levels of matter and field organization is a permanent syntropic process based on complex resonance interactions. (shrink)

Previous studies have shown that zinc deficiency leads to apoptosis of neuronal precursor cells in vivo and in vitro. In addition to the role of p53 as a nuclear transcription factor in zinc deficient cultured human neuronal precursors (NT-2), we have now identified the translocation of phosphorylated p53 to the mitochondria and p53-dependent increases in the pro-apoptotic mitochondrial protein BAX leading to a loss of mitochondrial membrane potential as demonstrated by a 25% decrease in JC-1 red:green fluorescence ratio. Disruption of (...) mitochondrial membrane integrity was accompanied by efflux of the apoptosis inducing factor (AIF) from the mitochondria and translocation to the nucleus with a significant increase in reactive oxygen species (ROS) after 24 h of zinc deficiency. Measurement of caspase cleavage, mRNA, and treatment with caspase inhibitors revealed the involvement of caspases 2, 3, 6, and 7 in zinc deficiency-mediated apoptosis. Down-stream targets of caspase activation, including the nuclear structure protein lamin and polyADP ribose polymerase (PARP), which participates in DNA repair, were also cleaved. Transfection with a dominant-negative p53 construct and use of the p53 inhibitor, pifithrin- ␮, established that these alterations were largely dependent on p53. Together these data identify a cascade of events involving mitochondrial p53 as well as p53-dependent caspase-mediated mechanisms leading to apoptosis during zinc deficiency. (shrink)

There is a deep-seated neopositivist view which regards the language of science as a neutral medium of communication, radically different from indirect symbolic forms of discourse characteristic of arts and humanities. But naturalists, like poets and social scientists, also draw on the dominant images in their culture to organize their thoughts and simplify complex concepts. By conceptualizing one thing in terms of another, metaphors in science not only aid mutual communication between researchers but also structure their understanding of experience and (...) reality. Too transparent to be noticed and critically analyzed within the framework of science itself, metaphors act as lenses, making selected aspects of complex phenomena visible to study and investigation (Reynolds 2018). By linking two seemingly unrelated ideas, for example, those of a machine and DNA replication, metaphors establish new interactions of meaning evoking shared associated connotations between these interacting concepts (Black 1962). This, in turn, may not only transform the perception of a target domain but also open up new prospects for experimental and interpretative avenues. Understanding Metaphors by Andrew Reynolds draws on this vision of metaphors as indispensable tools of scientific thinking to elucidate their role in the life sciences. (shrink)

Tarihin nesnel olarak yazılamayacağının fark edilmesinin ardından bilim tarihi yazımında da bazı dönüşümler olmuştur. Bu değişiklikler genellikle olumlu olsa da bazı tarih yazımı tartışmaları bilim tarihi metinlerine yeterince yansımamıştır. Bu yazıda Rosalind Franklin örneği üzerinden kadın bilimcilerin bilim tarihinde nasıl ele alındığını tartıştım. Kadınlara bilim tarihinde hak ettikleri yeri verme çabamız sırasında bilim tarihçileri olarak nelere dikkat etmemiz gerektiğini ele aldım. Özellikle vurguladığım noktalar bilimsel araştırma biçimlerinin doğru yansıtılması, kurumsal ayrımcılıkların üstünün örtülmesinden kaçınılması ve ele alınan figürün bilime katkısının açıkça (...) yazılması oldu. Yazıda Franklin hakkındaki literatüre bir katkı sunmayı amaçladım ancak daha da önemlisi Franklin başta olmak üzere kadın bilimciler hakkındaki metinlerde sık yapılan hatalara işaret etmek istedim. -/- Following the realization that history cannot be written objectively, there have been some transformations in the historiography of science. Although these changes are generally positive, some historiography debates have not been adequately reflected in historical texts on science. In this article, I discussed how women scientists are represented in the history of science through the case of Rosalind Franklin. In our effort to give women the place they deserve in the history of science, I have discussed what should we pay attention to as historians of science. My particular emphasis was on reflecting the structure of scientific research correctly, avoiding covering institutional discrimination and clearly writing the contribution of the figure discussed to science. I intend to make a contribution to the literature on Franklin, but more importantly, I tried to point out some common mistakes in texts about women scientists, especially Franklin. (shrink)

A descriptive role is suggested for uracil as a temporal divide in the immediate aspects of metabolism verses long term maintained genetic transmission. In particular, details of the mechanism of excision repair of uracil from DNA based on differential parameters of spatial distortion of the planar uracil molecule within the DNA helix verses RNA, when viewed in analogy to a proposed model for space involving the substitution of the act of mirroring for the element of time in processes and a (...) descending complexity of structure with time of evolution, suggest the possibility that negative selection against decreased lifetime is the singular motive force of natural selection. The geometry of the Mobius strip, as it has a plane of mirroring symmetry, a twist able to account for torque in nature, an inversion of inside and out seen in biological structures, and an endless surface that can be accommodated to an atemporal account of physical processes is employed in a holistic model to elaborate a negative selection opposing death as zero volume or the logical existence of physical constraint to volumes that is represented as the ubiquitous inability of witnessing objects of any type to witness simultaneously both a self reflection and the reflection of self reflection. A role for uracil and its’ physical structure, in a model in which both are evolved from the mirroring of events of the witnessing of energies, is elaborated in which temporal aspects such as those entailed in existing models of natural evolution are considered inappropriate in perspectives that are oriented positively towards a successful comprehension of processes; focus is placed instead upon the geometry and arrangement of physical spaces. (shrink)

The Einstein of the New Age holds forth in his unique and brilliant style on the history of world views and how to put spirit back in our life. If you have the patience to learn his jargon and read slowly there is alot of serious brainfood here. I read this and his Sex, Ecology and Spirituality(1995) with Hofstadter´s famous Godel, Escher, Bach(GEB) written in 1980(both of which I have reviewed here). Wilber´s work has many parallels with GEB, both of (...) them massive works attempting to tie together disparate fields and different views of life. Unlike Hofstadter, who was mainly interested in the nature of intelligence, Wilber does not treat math, music or DNA, and he concentrates on world views that have a spiritual relevance but like Hofstadter he lacks any grasp of the logical structure of rationality, the dual systems of thought or the works of Wittgenstein and Searle, which obviates much of his work. For an account of those see my articles. He spent a vast amount of time working out the relationships between ideas and how they relate to individual and society, spirit and science. If you don´t have the time or patience for the whole book, read Superconsciousness Parts 1 and 2 which are an excellent summary. His shortest book, `The Marriage of Self andSoul is a much easier read that gives you a good idea of his style and purpose. He details alot of intellectual history (philosophy, psychology, religion, ecology, feminism, sociology, etc) and shows where nearly everyone went too far in the direction of Ascent (to the spirit) or Descent (to science,materialism, reductionism or Flatland). He trys to show how to heal the rifts by combining sense and soul (spiritual and material life, science and religion, internal and external, individual and social). Everything is related to everything else (holons in holarchies). The Age of Enlightenment denied the the spirit, the individual and the interior life but developed art, morals and science and led to democracy, feminism, equality and ecology, but this reductionism compressed the intellect and the spirit into the Flatland of science, rationality and materialism. He sees the loss of the spiritual point of view with the Age of Enlightenment as the major factor responsible for the malaise of modern times, but real spirituality or ìntelligent religion (i.e., the quest for enlightenment) as opposed to primitive religion (everything else-see my review of Boyer´s 'Religion Explained') was always rare. It is intelligent religion he sees as the panacea, but it is primitive religion that the masses understand, and it too has only materialistic goals. In sum, in spite of its shortcomings it is still unique and well worth the effort. -/- Those wishing a comprehensive up to date framework for human behavior from the modern two systems view may consult my book ‘The Logical Structure of Philosophy, Psychology, Mind and Language in Ludwig Wittgenstein and John Searle’ 2nd ed (2019). Those interested in more of my writings may see ‘Talking Monkeys--Philosophy, Psychology, Science, Religion and Politics on a Doomed Planet--Articles and Reviews 2006-2019 3rd ed (2019), The Logical Structure of Human Behavior (2019), and Suicidal Utopian Delusions in the 21st Century 4th ed (2019). (shrink)

This book tries to present math to the millions and does a pretty good job. It is simple and sometimes witty but often the literary allusions intrude and the text bogs down in pages of relentless math--lovely if you like it and horrid if you don´t. If you already know alot of math you will still probably find the discussions of general math, geometry, projective geometry, and infinite series to be a nice refresher. If you don´t know any and don´t (...) have a natural talent for it, you will find it very dense or impossible. Being somewhere in the middle I skimmed thru most of it and slowed down when it got interesting. If you have only a little time I would suggest the last chapter ´The Abyss` about Georg Cantor and transfinite arithmetic. -/- At points they wax philosophical and ask the perennial question: is math is out there in the world or in here in our heads. Why not ask this about art or music or literature or computer programs or philosophy itself? In a very general way math must come from the same place that words and ideas and images come from---our brain evolved to make them and they must in many ways (every way?) reflect the structure of our brains, which reside in our DNA, which was shaped by natural selection, which was shaped by the geology of the earth and the structure of our universe, which comes from particle physics which comes from the laws of nature which are just there. -/- I have written extensively on the nature of math and language and mind and how they are all one in my many other reviews so please see them if these topics interest you. Those interested in all my writings in their most recent versions may consult my e-book Philosophy, Human Nature and the Collapse of Civilization - Articles and Reviews 2006-2016 662p (2016). -/- All of my papers and books have now been published in revised versions both in ebooks and in printed books. -/- Talking Monkeys: Philosophy, Psychology, Science, Religion and Politics on a Doomed Planet - Articles and Reviews 2006-2017 (2017) https://www.amazon.com/dp/B071HVC7YP. -/- The Logical Structure of Philosophy, Psychology, Mind and Language in Ludwig Wittgenstein and John Searle--Articles and Reviews 2006-2016 (2017) https://www.amazon.com/dp/B071P1RP1B. -/- Suicidal Utopian Delusions in the 21st century: Philosophy, Human Nature and the Collapse of Civilization - Articles and Reviews 2006-2017 (2017) https://www.amazon.com/dp/B0711R5LGX -/- . (shrink)

Methodology and theory in science are related to a philosophy in which the centric position of the first person, perception and cognition are made the exclusive focus for interpretation involving mirroring, symbolism, and need, criteria from which major first scientific works in Anthropology originated. A new orientation is found for some notions in physics and cosmology, especially those revolved around an ether as a substrate for the transmission of light that are used in explanation in Theory of Relativity, interpretation of (...) experiment. The interferometer and red shift, theory and experiment in biology, as well as aspects of Ancient Philosophies, and a modern age of extended means of communication are discussed and compared in critique with respect to a visual model, created mathematically, of an egg, that is used to demonstrate proposed physical and conceptual form. The Earth, civilization is argued to have a unaware two-timing complex in thinking social and behavioral aspects caused by the external invasion of spaces by unknown phenomenon dating back to the time of Eve and reflected from a philosophical incompleteness to a space structured with a like two-timed weave of conceptual and material form. (shrink)

The aim of this paper is to explain the emergence and use of DNA fingerprinting technology in India, noting the specific concerns faced by the Indian Legal System related to the use of this novel forensic technology in the justice process. Furthermore, the proposed construction of a National DNA Data Bank is discussed taking into consideration the challenges faced by the government in legislating the DNA Bill into law. A critical analysis of the DNA Technology (Use and Application) Regulation Bill, (...) 2019 is provided to throw light upon many ethical, social, and legal issues that need to be addressed before the operationalization of the Bill to ensure that this technology is governed democratically to protect the civil liberties of citizens. (shrink)

Whether or not quantum physics can account for molecular structure is a matter of considerable controversy. Three of the problems raised in this regard are the problems of molecular structure. We argue that these problems are just special cases of the measurement problem of quantum mechanics: insofar as the measurement problem is solved, the problems of molecular structure are resolved as well. In addition, we explore one consequence of our argument: that claims about the reduction or emergence of molecular structure (...) cannot be settled independently of the choice of a particular resolution to the measurement problem. Specifically, we consider how three standard putative solutions to the measurement problem inform our under- standing of a molecule in isolation, as well as of chemistry’s relation to quantum physics. (shrink)

DNA possesses a double nature: it is both an analog chemical compound and a digital carrier of information. By distinguishing these two aspects, this paper aims to reevaluate the legally and politically influential idea that the human genome forms part of the common heritage of mankind, an idea which is thought to conflict with the practice of patenting DNA. The paper explores the lines of reasoning that lead to the common heritage idea, articulates and motivates what emerges as the most (...) viable version of it, and assesses the extent to which this version conflicts with gene-patenting practices as exemplified by the U.S. regime. It concludes that the genome is best thought of as a repository of information to which humanity has a fiduciary relationship, and that on this view, the perceived conflict with gene-patenting largely dissolves. (shrink)

Writers, philosophers, and theologians have oft made the comparison between being a mature human being and a masterpiece work of art or design. Employing the analogy between the creation of artistic value and the creation of full-fledged human value, this paper stakes out a middle ground between pro-choice and pro-life by considering a more general account of value and the relationship between being a potential X and a mature implementation of X's potential. I argue that the value of a potential (...) X is a function of a number of factors, most importantly, what I call the "accessibility relation" between a potential X and a full-fledged instantiation of this potential. The value is as much intrinsic to the “seed” as to some future implementation of the seed’s potential. This approach inclines even a secular humanist to reasonably confer a significant degree of moral value to a human conceptus, and even more to an early term fetus. (shrink)

It is often argued that our obligations to address structural injustice are collective in character. But what exactly does it mean for ‘ordinary citizens’ to have collective obligations visà- vis large-scale injustice? In this paper, I propose to pay closer attention to the different kinds of collective action needed in addressing some of these structural injustices and the extent to which these are available to large, unorganised groups of people. I argue that large, dispersed and unorganised groups of people are (...) often in a position to perform distributive collective actions. As such, ordinary citizens can have massively shared obligations to address structural injustice through distributive action, but, ultimately, such obligations are ‘collective’ only in a fairly weak sense. (shrink)

What is structural rationality? Specifically, what is the distinctive feature of structural requirements of rationality? Some philosophers have argued, roughly, that the distinctive feature of structural requirements is coherence. But what does coherence mean, exactly? Or, at least, what do structuralists about rationality have in mind when they claim that structural rationality is coherence? This issue matters for making progress in various active debates concerning rationality. In this paper, I analyze three strategies for figuring out what coherence means in the (...) debates on structural rationality. I argue that these strategies face problems. (shrink)

Although they are continually compositionally reconstituted and reconfigured, organisms nonetheless persist as ontologically unified beings over time – but in virtue of what? A common answer is: in virtue of their continued possession of the capacity for morphological invariance which persists through, and in spite of, their mereological alteration. While we acknowledge that organisms‟ capacity for the “stability of form” – homeostasis - is an important aspect of their diachronic unity, we argue that this capacity is derived from, and grounded (...) in a more primitive one – namely, the homeodynamic capacity for the “specified variation of form”. In introducing a novel type of causal power – a „structural power‟ – we claim that it is the persistence of their dynamic potential to produce a specified series of structurally adaptive morphologies which grounds organisms‟ privileged status as metaphysically “one over many” over time. (shrink)

Most molecular biological concepts derive from physical chemical assumptions about the genetic code that are basically more than 40 years old. Additionally, systems biology, another quantitative approach, investigates the sum of interrelations to obtain a more holistic picture of nucleotide sequence order. Recent empirical data on genetic code compositions and rearrangements by mobile genetic elements and non-coding RNAs, together with results of virus research and their role in evolution, does not really fit into these concepts and compel a re-examination. In (...) this review we try to find an alternate hypothesis. It seems plausible now that if we look at the abundance of regulatory RNAs and persistent viruses in host genomes, we will find more and more evidence that the key players that edit the genetic codes of host genomes are consortia of RNA agents and viruses that drive evolutionary novelty and regulation of cellular processes in all steps of development. This agent-based approach may lead to a qualitative RNA sociology that investigates and identifies relevant behavioural motifs of cooperative RNA consortia. In addition to molecular biological perspectives this may lead to a better understanding of genetic code evolution and dynamics. (shrink)

There is good reason to believe that scientific realism requires a commitment to the objective modal structure of the physical world. Causality, equilibrium, laws of nature, and probability all feature prominently in scientific theory and explanation, and each one is a modal notion. If we are committed to the content of our best scientific theories, we must accept the modal nature of the physical world. But what does the scientific realist’s commitment to physical modality require? We consider whether scientific realism (...) is compatible with Humeanism about the laws of nature, and we conclude that it is not. We specifically identify three major problems for the best-systems account of lawhood: its central concept of strength cannot be formulated non-circularly, it cannot offer a satisfactory account of the laws of the special sciences, and it can offer no explanation of the success of inductive inference. In addition, Humeanism fails to be naturalistically motivated. For these reasons, we conclude that the scientific realist must embrace natural necessity. (shrink)

In 1988, J. Ivlev proposed some (non-normal) modal systems which are semantically characterized by four-valued non-deterministic matrices in the sense of A. Avron and I. Lev. Swap structures are multialgebras (a.k.a. hyperalgebras) of a special kind, which were introduced in 2016 by W. Carnielli and M. Coniglio in order to give a non-deterministic semantical account for several paraconsistent logics known as logics of formal inconsistency, which are not algebraizable by means of the standard techniques. Each swap structure induces naturally (...) a non-deterministic matrix. The aim of this paper is to obtain a swap structures semantics for some Ivlev-like modal systems proposed in 2015 by M. Coniglio, L. Fariñas del Cerro and N. Peron. Completeness results will be stated by means of the notion of Lindenbaum–Tarski swap structures, which constitute a natural generalization to multialgebras of the concept of Lindenbaum–Tarski algebras. (shrink)

In contrast to individualistic explanations of social injustice that appeal to implicit attitudes, structural explanations are unintuitive: they appeal to entities that lack clear ontological status, and the explanatory mechanism is similarly unclear. This makes structural explanations unappealing. The present work proposes a structural explanation of one type of injustice that happens in conversations, discursive injustice. This proposal meets two goals. First, it satisfactorily accounts for the specific features of this particular kind of injustice; and second, it articulates a structural (...) explanation that overcomes their unattractiveness. The main idea is that discursive injustice is not the result of biased interlocutors, but of problematic discursive norms. (shrink)

Could space consist entirely of extended regions, without any regions shaped like points, lines, or surfaces? Peter Forrest and Frank Arntzenius have independently raised a paradox of size for space like this, drawing on a construction of Cantor’s. I present a new version of this argument and explore possible lines of response.