Appunti di filosofia della biologia

Il Progetto Genoma Umano e l'importanza della sequenziazione del genoma

Al fine di investigare i tratti poligenici serve sequenziare l'intero genoma umano ed è ciò che è stato fatto con il Progetto Genoma Umano. Nel 2000, Clinton annuncia che è stato sequenziato il genoma umano. Il progetto è iniziato nel 1990 ed è finito ufficialmente nel 2003. Non si tratta, però, del genoma umano in generale, ma del genoma di una singola persona e costituisce la base per analizzare quello degli altri individui e le malattie correlate. Esso ha aperto la strada alla medicina personalizzata o di precisione, che consiste nel prevedere e prevenire l'insorgere di certe malattie tramite diagnosi precise e trattamenti personalizzati.

Il genoma umano contiene circa 20.000 geni, 3,2 biliardi di paia di basi e può produrre circa 100.000 proteine, ma si pensava di trovare circa 300.000 geni. Il DNA contenuto in ogni cellula misura 180 cm. Più del 98% del DNA non è codificante, cioè non contiene informazioni per la produzione di proteine.

Informazioni per codificare le proteine, per questo veniva chiamato "junk DNA". Il "Genome-wide association studies" si occupa di identificare le singole mutazioni più frequenti in una popolazione che presenta una malattia. Questo, però, non funziona perché porta a risultati non replicabili e a una conoscenza meccanicistica limitata.

La proteomica studia come le proteine si organizzano in un modo o in un altro e come, a seconda della struttura, cambino funzione. Tuttavia, esistono tantissimi tipi di proteine che svolgono funzioni diverse e non possiamo osservarle nel loro ambiente naturale, ma solo tramite analisi indirette della loro struttura chimica.

Determinismo

Il determinismo può essere distinto in:

• Determinismo causale: ogni evento è necessitato da un evento precedente e dalle leggi della natura.
• Determinismo biologico: rigida causazione indipendente da fattori ambientali.
• Determinismo genetico: il comportamento umano e

L'attività mentale è controllata dalla costituzione genetica individuale. Tutti i tratti sono ricondotti a qualcosa di innato e determinato geneticamente.

Secondo l'essenzialismo, le similitudini tra entità sono ascrivibili a una natura immutabile o essenza delle cose. Il concetto di "innato", invece, fa riferimento al fatto che lo sviluppo di un tratto è stabilito in anticipo, prima dell'esperienza e dell'apprendimento. Se qualcosa è nella nostra natura, allora è inevitabile e non c'è libertà. In questo caso, la responsabilità morale cadrebbe.

L'innatismo e la causazione del singolo gene costituiscono due importanti narrative. I primi dati della genetica mostrano una relazione semplice tra genotipo e fenotipo. I singoli fattori genetici sembrano causare lo sviluppo di diversi tratti, come aveva osservato Mendel. Il dogma centrale implica una relazione univoca tra gene e tratto.

cioè un gene per ogni proteina e una proteina per ogni malattia: 1 gene 1 proteina 1 tratto. Ciò deriva da un fraintendimento degli esperimenti di Mendel, infatti non c'è un gene per un tratto. Negli studi di Mendel, i tratti sono ereditati indipendentemente, perché i geni esistono in forme alternative (alleli) e ogni individuo ha due alleli per un gene, ma questa è una visione astratta dei geni, che vengono considerati come unità stabili che agiscono al di fuori del contesto. Il genotipo, quindi, è più importante degli aspetti ambientali. In quest'ottica, il gene è una porzione di DNA che può essere tradotta in RNA e trasformata in proteina e il fenotipo consiste in ogni tratto formato dalla trascrizione del gene. Mendel, nei suoi esperimenti di incrocio di piante, fa accoppiare delle piante sempre più simili nel fenotipo creando delle linee pure, con solo una caratteristica definita in ogni linea.per poi far accoppiare le linee pure tra loro, e da ciò ricava le regole dell'ereditarietà. Egli non voleva comprendere l'ereditarietà, ma selezionare le piante per l'agricoltura. A questo fine ottiene delle popolazioni di piante con una peculiare composizione genetica. Il difference-maker è un gene che, da solo, genera delle differenze osservabili nel fenotipo. Le popolazioni di Mendel sono identiche geneticamente tranne che per un gene, che non codifica una certa proteina e genera la differenza. Vi è una cascata biochimica che porta o meno un tratto a seconda del punto della catena dove c'è l'interruzione, causando un fenotipo diverso. Le differenze fenotipiche sono dovute a differenze in un solo gene, anche se il tratto è dovuto a più geni. Mendel non guarda alla complessità, ma semplifica, per questo viene criticato da Weldon, secondo cui i fenotipi non sono discreti e il difference-maker funziona.

solo negli esperimenti. I trattisono poligenici e sono rari i casi in cui un solo gene fa la differenza, c'è una grande variabilità neitratti e ognuno di essi è complesso e poligenico. Anche nelle condizioni mendeliane, non è detto cheil gene sia sufficiente per l'insorgere della malattia. Per esempio, la mutazione FOXP2 è associata adisordini nel linguaggio umano, ma quindi è il gene del linguaggio? Esso codifica la proteina cheregola l'espressione genetica, ma non si trova solo nel cervello, è anche in altri organi e in altrivertebrati. Tale gene non causa specificatamente il linguaggio, ma è coinvolto in reti complesse checausano diversi tratti., è necessario ma non sufficiente, servono altri fattori. Un gene puòinfluenzare tanti aspetti del fenotipo e questo può essere influenzato da molti geni. Si parla dipleiotropia quando un gene colpisce uno o più fenotipi che non sembrano

correlati tra loro. Non c'è una relazione 1:1 tra gene e tratto, ma più di un tratto può essere influenzato dallo stesso gene.

Le mutazioni mendeliane hanno effetti devastanti su molte funzioni delle cellule, ma anche i fattori ambientali sono necessari per l'insorgere della malattia, il gene è necessario ma non sufficiente, anche se la malattia è legata a un gene. La causazione genetica è forte, ma non innata, dipende anche da condizioni ambientali, che possono evitare che insorga. Il problema è risolvibile modificando il contesto ambientale, esso dipende dall'interazione tra organismo e ambiente.

Quest'ultimo può far sì che non ci sia più disfunzione, ma variazione neutra. Il termine "dominante" di Mendel, non è usato per definire un tratto assoluto, ma il comportamento del tratto in uno specifico contesto. Lo si è usato per riferirsi a una qualità di un allele fissa.

Il concetto iniziale di gene è legato a quello di difference-maker. Il dogma centrale implica il concetto di gene produttivo, mentre oggi si parla di network regolatori a livello genetico, cioè reti complesse di interazioni tra molti geni, proteine e fattori ambientali. Più del 98% del DNA non è codificante, ma regola le interazioni tra geni per creare le proteine, quindi regola l'espressione del gene. Il meccanismo regolatorio determina se la sequenza viene trascritta o no, dove la trascrizione inizia e finisce e quanto della sequenza viene trascritto. Questa funzione è stata scoperta da J. Monod tramite il modello OPERONE LAC. La regolazione va al di là del DNA e la stessa sequenza di DNA può codificare diverse proteine. Tramite il meccanismo dello splicing, il DNA viene processato.

tagliando le sequenze non codificanti (introni) e assemblando le rimanenti sequenze codificanti (esoni). La proteina è determinata anche da come la sequenza viene letta. I geni non sono unità stabili che causano i tratti, ma cose che l'organismo fa con il genoma. Avviene uno shift dalla visione statica del gene a una visione dinamica e processuale. Quello di innatismo è un concetto vuoto nella biologia contemporanea, eccetto che per certi casi legati alla fisiologia. Alcuni concetti importanti sono:

• Realizzazione: il nostro comportamento è realizzato materialmente da funzioni cerebrali (neuroni). Ciò non implica il determinismo.
• Canalizzazione: anche se esiste la libertà, ci sono dei tratti meno sensibili all'influenza ambientale e più fissi (es. condizioni mendeliane).
• Predicibilità: lo sviluppo può coinvolgere complessità e probabilità anche in tratticanalizzati. L'ambiente e

L'esperienza ha un ruolo chiave e difficile da predire. Riduzionismo e pluralismo. I concetti e le spiegazioni di un dominio scientifico possono essere ridotti a quelli di un altro? I fenomeni di alto livello possono essere ridotti a fenomeni di basso livello? (es. ridurre i fenomeni mentali ai fenomeni fisici). Il riduzionismo nasce con la filosofia meccanicistica di Cartesio nel XII sec. secondo il quale il comportamento di un intero può essere spiegato nei termini dell'attività fisica delle sue parti e gli animali sono assimilabili a macchine. Esistono tre tipi di riduzionismo:

1. Riduzionismo ontologico: i sistemi biologici sono costituiti dalle molecole e dalle loro interazioni. Implica una metafisica fisicalista/materialista, secondo cui ogni sistema o processo è metafisicamente identico a un certo sistema o processo fisico-chimico. Questa è la posizione di default in filosofia e nella scienza e non è molto controversa: ↔ Token stato

mentale A token stato fisico Ao ↔ Token stato mentale B token stato fisico Bo …o2. Riduzionismo metodologico: i sistemi biologici sono investigati al meglio al livello più basso possibile e la scienza dovrebbe scoprire le cause molecolari. Questo presenta alcuni problemi, infatti, c'è una disciplina migliore per studiare la complessità del mondo? Inoltre, le ricerche riduzionistiche possono trascurare delle proprietà importanti, come le interazioni causali di alto livello (es. quelle sociali). Il metodo è uno strumento usato per rispondere a una domanda di ricerca e stabilire come vengono raccolti i dati. La metodologia, invece, è il fondamento logico dell'approccio di ricerca e costituisce la lente tramite cui è condotta la ricerca. Essa corrisponde alla strategia di ricerca che determina quali metodi sono selezionati per generare i dati. Una metodologia può avere più metodi. Le scienze naturali si occupanodell'analisi delle componenti più semplici possibili e della singola variabile isolata, ma si può obiettare che ciò porti a iperspecializzazione, semplificazione e compartimentazione.