Discípulo y admirador «asume orgulloso» sus maestros Aurelio Quintanilla y Abel Salazar, con ellos y con Ruy Luiz Gomes establece una profunda amistad y complicidad que va a durar toda la vida. De 1924 a 1931 asistió a la Guardia Liceo, entrando en la Facultad de Medicina de la Universidad de Coimbra en 1931. Ese mismo año, su maestro Aurelio Quintanilla le invita a pasar a la Facultad de Ciencias. Quintanilla que entonces había acabado de regresar del (futuro) Instituto Max Planck en Berlín, donde trabajó con H. Kniep y M. Hartmann. Acerca de su discípulo JA Serra, escribe: En el primer año tuve, en el Curso de Medicina Botánica, un chico excepcional que se llamaba José Antunes Serra (…). En Medicina Botánica hice un curso de biología general, con especial énfasis en el conocimiento de la citología y la genética. Serra se interesó en el tema hasta el punto, puesto de manifiesto las cualidades del intelecto y la mano de obra, que se inició en el examen final de 20 valores (1).
Una nueva invitación, está llegando al final de su licenciatura, para enseñar en Grupo de Antropología-Zoología, que acepta la invitación a consejo de Luis Carrico, Profesor de Botánica. Así 1931-1936 estudia Ciencias Biológicas en la Universidad de Coimbra, habiendo obtenido una licenciatura de grado, en julio de 1936, con promedio general de 19 valores.
Sus primeras obras están en Antropobiologia, dedicado hasta 1944. En esta serie, el trabajo se publica por primera vez en 1938 en la Revista de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Coimbra. En julio de 1939 obtuvo el grado de Doctor en Ciencias (Biología), defendiendo una tesis sobre la melanina (biología y bioquímica), el cual fue aprobado por unanimidad. Otras líneas de trabajo que se desarrolla en el campo de la ciencia animal, apoyándose sobre todo en la genética de las ovejas. Publicando, entre 1948 y 1987, 33 obras en esta área, de los cuales el primero es sólo un libro de referencia, que en 1950 se traduciría en español. En 1944 su investigación histoquímica lo lleva al descubrimiento de la reacción de arginina, luego dedicó una parte sustancial de su obra a la citología, la citofisiologia y citogenética. En 1964 es posiblemente el primer portugués que se ocupa de la conducta humana en una perspectiva eco-etológica, en un artículo publicado en Apex Magazine, revista que, opta por divulgar sus reflexiones teóricas, sus concepciones filosóficas y humanísticas, sus pensamientos sobre la relación de la ciencia con el arte, etc. Gran parte de su trabajo de investigación científica se dedica a la genética, abordar y discutir, entre otros temas, cuestiones como la noción de gen estructural, el efecto de la posición, la conversión génica y diversos mecanismos genéticos. De 1965 a 1968 publicó su «obra magna» de la genética en tres volúmenes y cerca de dos mil páginas, Modern Genetics (La Genética Moderna), publicado por Academic Press, y se convierte en la primera obra de referencia importante para los estudiantes e investigadores en esta área.
Desde el comienzo de su carrera científica tiene una clara conciencia de la importancia de la cuantificación y modelación matemática, que es una constante en su obra. La estadística es muestra ejemplar de su Modern Genetics la base del elemento de aprendizaje estadístico, para muchos años, de los estudiantes de licenciatura en Biología, Facultad de Ciencias, Universidad de Lisboa.
Como los más grandes pensadores en sus actitudes científicas y filosóficas, sobre todo desde el principio de los años setenta, se guía por una incesante búsqueda de una Teoría Unificadora del Universo. Para él, el conocimiento científico no es sólo la descripción, explicación y predicción, también la unificación. Culminación de toda una vida de profunda reflexión, es científico completamente maduro en busca de la etapa de unificación que muy pocos logran alcanzar. En dicho trabajo se profundiza como tema importante: el espacio y el tiempo en Biología y Teoría de la Información, la creación de modelo de funcionamiento, la relación entre la teoría de la información y la genética. Por el pensamiento original, que se basa exclusivamente en los hechos y el conocimiento adquirido a lo largo de varias décadas, construyó su Teoría existencial o Teoría del Proceso de Existencia: explica la aparición de la materia, la vida y la mente o el proceso de pensamiento que conduce en última instancia a los cuatro niveles de la cultura «existencia en proceso» y que constituyen el título de su libro Materia, Vida, Mente y Cultura en Teoría existencial.
Miembro del Consejo Nacional de Investigación de Canadá, fue Profesor Visitante en 1965-1966, y como Profesor Definitivo, en los departamentos de Genética y Zoología de la Universidad de Alberta, Edmonton, Canadá: en esta Universidad también fue invitado para dirigir el Departamento de Genética y del Departamento de Biología Unificado, que declinó invitaciones. Durante 1968, 1969 y 1970 fue «Senior Scientist» y «Head» en el Laboratorio de Genética y la Unidad de Ciencias Básicas, Fundación de Investigación del Noroeste del Pacífico, Seattle, Washington, EE.UU. Profesor invitado en cursos de postgrado de Genética, Instituto de Biociencias de la Universidad de Pernambuco, Recife, Brasil. De los primeros miembros de la Sociedad Internacional de Biología Celular, la Sociedad para la Biología Experimental (Londres) y la Sociedad Americana de Biología Celular. En enero de 1989, recibió el collar la Orden de Santiago de la Espada, «atribuido por los servicios competentes en el desempeño de las funciones públicas». En febrero de 1990 fue elegido un miembro efectivo de la Academia de Ciencias de New York.
