Raziskovanje empiričnih zmot v znanstvenem raziskovanju

Znanost o življenju je naravoslovna znanost, ki temelji na eksperimentih. V preteklem stoletju so znanstveniki z eksperimentalnimi metodami razkrili osnovne zakone življenja, kot so dvojna vijačnica DNK, mehanizmi regulacije genov, delovanje beljakovin in celo celične signalne poti. Vendar pa je prav zato, ker se znanosti o življenju močno zanašajo na eksperimente, v raziskavah enostavno povzročiti tudi »empirične napake« – pretirano zanašanje ali zlorabo empiričnih podatkov, pri čemer se ignorira nujnost teoretične konstrukcije, metodološke omejitve in natančnega sklepanja. Danes si skupaj oglejmo nekaj pogostih empiričnih napak v raziskavah na področju znanosti o življenju:

Podatki so resnica: Absolutno razumevanje eksperimentalnih rezultatov

V raziskavah molekularne biologije se eksperimentalni podatki pogosto obravnavajo kot "neomajni dokazi". Mnogi raziskovalci eksperimentalne rezultate običajno neposredno povzdignejo v teoretične zaključke. Vendar pa na eksperimentalne rezultate pogosto vplivajo različni dejavniki, kot so eksperimentalni pogoji, čistost vzorca, občutljivost detekcije in tehnične napake. Najpogostejša je pozitivna kontaminacija pri kvantitativni PCR s fluorescenco. Zaradi omejenega prostora in eksperimentalnih pogojev v večini raziskovalnih laboratorijev je enostavno povzročiti aerosolno kontaminacijo produktov PCR. To pogosto vodi do tega, da imajo kontaminirani vzorci veliko nižje vrednosti Ct kot dejansko stanje med nadaljnjo kvantitativno PCR s fluorescenco. Če se napačni eksperimentalni rezultati uporabijo za analizo brez razlikovanja, bo to vodilo le do napačnih zaključkov. Na začetku 20. stoletja so znanstveniki s poskusi odkrili, da jedro celice vsebuje veliko količino beljakovin, medtem ko je komponenta DNK enojna in ima očitno "malo informacijske vsebine". Zato so mnogi sklepali, da "morajo genetske informacije obstajati v beljakovinah". To je bil dejansko "razumen sklep", ki je temeljil na takratnih izkušnjah. Šele leta 1944 je Oswald Avery izvedel vrsto natančnih poskusov, s katerimi je prvič dokazal, da je DNK in ne beljakovine pravi nosilec dedovanja. To je znano kot izhodišče molekularne biologije. To tudi kaže, da čeprav je znanost o življenju naravoslovna znanost, ki temelji na poskusih, so specifični poskusi pogosto omejeni z vrsto dejavnikov, kot so zasnova poskusa in tehnična sredstva. Zanašanje izključno na eksperimentalne rezultate brez logičnega sklepanja lahko zlahka zavede znanstveno raziskovanje.

Posploševanje: posploševanje lokalnih podatkov na univerzalne vzorce

Zaradi kompleksnosti življenjskih pojavov en sam eksperimentalni rezultat pogosto odraža le situacijo v določenem kontekstu. Toda mnogi raziskovalci nagnjeni k prenagljenemu posploševanju pojavov, opaženih v celični liniji, modelnem organizmu ali celo v nizu vzorcev ali poskusov, na celotno človeško ali drugo vrsto. V laboratoriju pogosto slišimo rek: »Prejšnjič mi je šlo dobro, tokrat pa mi ni uspelo.« To je najpogostejši primer obravnave lokalnih podatkov kot univerzalnega vzorca. Pri izvajanju ponavljajočih se poskusov z več serijami vzorcev iz različnih serij se ta situacija pogosto pojavi. Raziskovalci morda mislijo, da so odkrili neko »univerzalno pravilo«, v resnici pa gre le za iluzijo različnih eksperimentalnih pogojev, ki se nalagajo na podatke. Ta vrsta »tehničnega lažno pozitivnega« je bila zelo pogosta v zgodnjih raziskavah genskih čipov, zdaj pa se občasno pojavlja tudi v visokozmogljivih tehnologijah, kot je sekvenciranje posameznih celic.

Selektivno poročanje: predstavljanje le podatkov, ki izpolnjujejo pričakovanja

Selektivna predstavitev podatkov je ena najpogostejših, a tudi nevarnih empiričnih napak v raziskavah molekularne biologije. Raziskovalci ponavadi ignorirajo ali podcenjujejo podatke, ki se ne ujemajo s hipotezami, in poročajo le o "uspešnih" eksperimentalnih rezultatih, s čimer ustvarijo logično dosledno, a nasprotujočo si raziskovalno krajino. To je tudi ena najpogostejših napak, ki jih ljudje delajo pri praktičnem znanstvenoraziskovalnem delu. Na začetku poskusa vnaprej določijo pričakovane rezultate, po končanem poskusu pa se osredotočijo le na eksperimentalne rezultate, ki izpolnjujejo pričakovanja, in neposredno izločijo rezultate, ki se ne ujemajo s pričakovanji, kot "eksperimentalne napake" ali "operativne napake". To selektivno filtriranje podatkov bo vodilo le do napačnih teoretičnih rezultatov. Ta proces večinoma ni nameren, temveč podzavestno vedenje raziskovalcev, vendar pogosto vodi do resnejših posledic. Nobelov nagrajenec Linus Pauling je nekoč verjel, da lahko visoki odmerki vitamina C zdravijo raka, in to stališče je "dokazal" z zgodnjimi eksperimentalnimi podatki. Toda poznejše obsežne klinične študije so pokazale, da so ti rezultati nestabilni in jih ni mogoče ponoviti. Nekateri poskusi celo kažejo, da lahko vitamin C moti konvencionalno zdravljenje. Vendar pa še danes obstaja veliko število lastnih medijev, ki citirajo izvirne eksperimentalne podatke Nasa Bowlinga, da bi promovirali tako imenovano enostransko teorijo zdravljenja raka z Vc, kar močno vpliva na normalno zdravljenje bolnikov z rakom.

Vrnitev k duhu empirizma in njegovo preseganje

Bistvo znanosti o življenju je naravoslovje, ki temelji na eksperimentih. Eksperimenti bi morali biti orodje za teoretično preverjanje in ne logično jedro za nadomestitev teoretičnega sklepanja. Pojav empiričnih napak pogosto izhaja iz slepe vere raziskovalcev v eksperimentalne podatke in nezadostnega premisleka o teoretičnem razmišljanju in metodologiji.
Eksperiment je edino merilo za presojo verodostojnosti teorije, vendar ne more nadomestiti teoretičnega razmišljanja. Napredek znanstvenih raziskav ni odvisen le od kopičenja podatkov, temveč tudi od racionalnega vodenja in jasne logike. Na hitro razvijajočem se področju molekularne biologije se lahko le z nenehnim izboljševanjem natančnosti načrtovanja eksperimentov, sistematične analize in kritičnega mišljenja izognemo padcu v past empirizma in se premaknemo k resničnemu znanstvenemu spoznanju.