Eksploracja empirycznych błędnych przekonań w badaniach naukowych

Nauki o życiu to nauki przyrodnicze oparte na eksperymentach. W ciągu ostatniego stulecia naukowcy odkryli podstawowe prawa życia, takie jak struktura podwójnej helisy DNA, mechanizmy regulacji genów, funkcje białek, a nawet szlaki sygnałowe w komórkach, za pomocą metod eksperymentalnych. Jednak właśnie dlatego, że nauki o życiu w dużej mierze opierają się na eksperymentach, łatwo jest również o „błędy empiryczne” w badaniach – nadmierne poleganie na danych empirycznych lub ich niewłaściwe wykorzystanie, przy jednoczesnym ignorowaniu konieczności konstrukcji teoretycznej, ograniczeń metodologicznych i rygorystycznego rozumowania. Dzisiaj wspólnie przeanalizujemy kilka typowych błędów empirycznych w badaniach z zakresu nauk o życiu:

Dane to prawda: absolutne zrozumienie wyników eksperymentów

W badaniach biologii molekularnej dane eksperymentalne są często traktowane jako „niepodważalny dowód”. Wielu badaczy ma tendencję do bezpośredniego przekształcania wyników eksperymentalnych w wnioski teoretyczne. Jednak na wyniki eksperymentalne często wpływają różne czynniki, takie jak warunki eksperymentalne, czystość próbki, czułość detekcji i błędy techniczne. Najczęstszym przypadkiem jest dodatnie zanieczyszczenie w ilościowej reakcji PCR z fluorescencją. Ze względu na ograniczoną przestrzeń i warunki eksperymentalne w większości laboratoriów badawczych, łatwo jest spowodować zanieczyszczenie aerozolem produktów PCR. Często prowadzi to do uzyskania znacznie niższych wartości Ct w zanieczyszczonych próbkach niż w rzeczywistości podczas późniejszej ilościowej reakcji PCR z fluorescencją. Wykorzystanie nieprawidłowych wyników eksperymentalnych do analizy bez rozróżnienia prowadzi jedynie do błędnych wniosków. Na początku XX wieku naukowcy odkryli eksperymentalnie, że jądro komórkowe zawiera dużą ilość białek, podczas gdy składnik DNA jest pojedynczy i wydaje się zawierać „niewielką ilość informacji”. W związku z tym wielu ludzi doszło do wniosku, że „informacja genetyczna musi znajdować się w białkach”. Był to rzeczywiście „rozsądny wniosek” oparty na ówczesnym doświadczeniu. Dopiero w 1944 roku Oswald Avery przeprowadził serię precyzyjnych eksperymentów, w których po raz pierwszy udowodnił, że to DNA, a nie białka, jest prawdziwym nośnikiem dziedziczenia. Jest to znane jako punkt wyjścia biologii molekularnej. Wskazuje to również, że chociaż nauki przyrodnicze są naukami przyrodniczymi opartymi na eksperymentach, konkretne eksperymenty często są ograniczone szeregiem czynników, takich jak projekt eksperymentu i środki techniczne. Poleganie wyłącznie na wynikach eksperymentów bez logicznej dedukcji może łatwo wprowadzić badania naukowe w błąd.

Generalizacja: uogólnianie danych lokalnych na wzorce uniwersalne

Złożoność zjawisk życiowych sprawia, że ​​pojedynczy wynik eksperymentu często odzwierciedla sytuację jedynie w określonym kontekście. Wielu badaczy ma jednak tendencję do pochopnego uogólniania zjawisk obserwowanych w linii komórkowej, organizmie modelowym, a nawet w zbiorze próbek lub eksperymentów na cały gatunek ludzki lub inny. W laboratorium często słyszy się powiedzenie: „Ostatnio mi poszło dobrze, ale tym razem mi się nie udało”. To najczęstszy przykład traktowania lokalnych danych jako uniwersalnego wzorca. Podczas przeprowadzania powtarzanych eksperymentów z wieloma partiami próbek z różnych partii, taka sytuacja jest podatna na wystąpienie. Naukowcy mogą myśleć, że odkryli jakąś „uniwersalną regułę”, ale w rzeczywistości jest to jedynie iluzja różnych warunków eksperymentalnych nałożonych na dane. Ten typ „technicznego fałszywie dodatniego wyniku” był bardzo powszechny we wczesnych badaniach nad chipami genetycznymi, a obecnie sporadycznie występuje również w technologiach o wysokiej przepustowości, takich jak sekwencjonowanie pojedynczych komórek.

Raportowanie selektywne: prezentowanie wyłącznie danych spełniających oczekiwania

Selektywna prezentacja danych jest jednym z najczęstszych, ale i niebezpiecznych błędów empirycznych w badaniach biologii molekularnej. Naukowcy mają tendencję do ignorowania lub bagatelizowania danych niezgodnych z hipotezami i zgłaszania jedynie „udanych” wyników eksperymentów, tworząc w ten sposób logicznie spójny, ale sprzeczny obraz badawczy. Jest to również jeden z najczęstszych błędów popełnianych w praktycznej pracy badawczej. Na początku eksperymentu z góry ustalają oczekiwane wyniki, a po jego zakończeniu koncentrują się wyłącznie na wynikach eksperymentalnych, które spełniają oczekiwania, i bezpośrednio eliminują wyniki niezgodne z oczekiwaniami jako „błędy eksperymentalne” lub „błędy operacyjne”. To selektywne filtrowanie danych prowadzi jedynie do błędnych wyników teoretycznych. Proces ten w większości nie jest celowy, lecz podświadomym zachowaniem badaczy, często prowadzącym do poważniejszych konsekwencji. Laureat Nagrody Nobla Linus Pauling uważał kiedyś, że witamina C w dużych dawkach może leczyć raka i „udowodnił” ten pogląd za pomocą wczesnych danych eksperymentalnych. Jednak późniejsze szeroko zakrojone badania kliniczne wykazały, że wyniki te są niestabilne i nie można ich powtórzyć. Niektóre eksperymenty wskazują nawet, że witamina C może zakłócać konwencjonalne leczenie. Jednak do dziś dnia istnieje duża liczba niezależnych mediów cytujących oryginalne dane eksperymentalne Nas Bowlinga, aby promować tzw. jednostronną teorię leczenia raka za pomocą Vc, która ma ogromny wpływ na normalne leczenie pacjentów chorych na raka.

Powrót do ducha empiryzmu i jego przekroczenie

Istotą nauk o życiu jest nauka przyrodnicza oparta na eksperymentach. Eksperymenty powinny być wykorzystywane jako narzędzie do weryfikacji teorii, a nie jako logiczny rdzeń zastępujący dedukcję teoretyczną. Pojawianie się błędów empirycznych często wynika ze ślepej wiary badaczy w dane eksperymentalne i niedostatecznej refleksji nad myśleniem teoretycznym i metodologią.
Eksperyment jest jedynym kryterium oceny autentyczności teorii, ale nie może zastąpić myślenia teoretycznego. Postęp badań naukowych opiera się nie tylko na gromadzeniu danych, ale także na racjonalnym kierowaniu i jasnej logice. W dynamicznie rozwijającej się dziedzinie biologii molekularnej, jedynie poprzez ciągłe doskonalenie rygorów planowania eksperymentów, analizy systematycznej i krytycznego myślenia możemy uniknąć wpadnięcia w pułapkę empiryzmu i zmierzać w kierunku prawdziwego naukowego wglądu.