Istraživanje empirijskih zabluda u znanstvenim istraživanjima

Znanost o životu je prirodna znanost temeljena na eksperimentima. Tijekom proteklog stoljeća znanstvenici su eksperimentalnim metodama otkrili osnovne zakone života, poput strukture dvostruke spirale DNK, mehanizama regulacije gena, funkcija proteina, pa čak i staničnih signalnih putova. Međutim, upravo zato što se znanosti o životu uvelike oslanjaju na eksperimente, lako je stvoriti i „empirijske pogreške“ u istraživanjima – pretjerano oslanjanje ili zlouporabu empirijskih podataka, uz ignoriranje potrebe za teorijskom konstrukcijom, metodoloških ograničenja i rigoroznog zaključivanja. Danas ćemo zajedno istražiti nekoliko uobičajenih empirijskih pogrešaka u istraživanjima znanosti o životu:

Podaci su istina: Apsolutno razumijevanje eksperimentalnih rezultata

U istraživanjima molekularne biologije, eksperimentalni podaci se često smatraju "nepobitnim dokazom". Mnogi istraživači imaju tendenciju izravno uzdići eksperimentalne rezultate u teorijske zaključke. Međutim, na eksperimentalne rezultate često utječu različiti čimbenici poput eksperimentalnih uvjeta, čistoće uzorka, osjetljivosti detekcije i tehničkih pogrešaka. Najčešća je pozitivna kontaminacija u fluorescentnoj kvantitativnoj PCR. Zbog ograničenog prostora i eksperimentalnih uvjeta u većini istraživačkih laboratorija, lako je uzrokovati aerosolnu kontaminaciju PCR produkata. To često dovodi do toga da kontaminirani uzorci imaju mnogo niže Ct vrijednosti od stvarne situacije tijekom naknadne fluorescentne kvantitativne PCR. Ako se netočni eksperimentalni rezultati koriste za analizu bez diskriminacije, to će dovesti samo do pogrešnih zaključaka. Početkom 20. stoljeća znanstvenici su eksperimentima otkrili da jezgra stanice sadrži veliku količinu proteina, dok je DNK komponenta jednostruka i čini se da ima "malo informacijskog sadržaja". Stoga su mnogi ljudi zaključili da "genetske informacije moraju postojati u proteinima". To je doista bio "razuman zaključak" temeljen na iskustvu u to vrijeme. Tek je 1944. godine Oswald Avery proveo niz preciznih eksperimenata kojima je prvi put dokazao da je DNK, a ne proteini, pravi nositelj nasljeđivanja. To je poznato kao početna točka molekularne biologije. To također ukazuje na to da iako je znanost o životu prirodna znanost temeljena na eksperimentima, specifični eksperimenti često su ograničeni nizom čimbenika poput eksperimentalnog dizajna i tehničkih sredstava. Oslanjanje isključivo na eksperimentalne rezultate bez logičkog zaključivanja može lako odvesti znanstvena istraživanja na krivi put.

Generalizacija: generalizacija lokalnih podataka na univerzalne obrasce

Složenost životnih fenomena određuje da pojedinačni eksperimentalni rezultat često odražava samo situaciju u određenom kontekstu. No, mnogi istraživači skloni su nepromišljenom generaliziranju fenomena opaženih u staničnoj liniji, modelnom organizmu ili čak skupu uzoraka ili eksperimenata na cijelu ljudsku ili drugu vrstu. Uobičajena izreka koja se čuje u laboratoriju je: "Prošli put sam dobro prošao, ali ovaj put nisam uspio." Ovo je najčešći primjer tretiranja lokalnih podataka kao univerzalnog obrasca. Prilikom provođenja ponovljenih eksperimenata s više serija uzoraka iz različitih serija, ova se situacija lako može dogoditi. Istraživači mogu misliti da su otkrili neko "univerzalno pravilo", ali u stvarnosti je to samo iluzija različitih eksperimentalnih uvjeta superponiranih na podatke. Ova vrsta "tehničkog lažno pozitivnog" bila je vrlo česta u ranim istraživanjima genskih čipova, a sada se povremeno javlja i u tehnologijama visokog protoka kao što je sekvenciranje pojedinačnih stanica.

Selektivno izvještavanje: prikazivanje samo podataka koji ispunjavaju očekivanja

Selektivna prezentacija podataka jedna je od najčešćih, ali i opasnih empirijskih pogrešaka u istraživanjima molekularne biologije. Istraživači imaju tendenciju ignorirati ili umanjivati ​​​​podatke koji se ne slažu s hipotezama te izvještavaju samo o „uspješnim“ eksperimentalnim rezultatima, stvarajući tako logički konzistentan, ali kontradiktoran istraživački krajolik. Ovo je također jedna od najčešćih pogrešaka koje ljudi čine u praktičnom znanstveno-istraživačkom radu. Unaprijed određuju očekivane rezultate na početku eksperimenta, a nakon što je eksperiment završen, usredotočuju se samo na eksperimentalne rezultate koji ispunjavaju očekivanja i izravno eliminiraju rezultate koji se ne podudaraju s očekivanjima kao „eksperimentalne pogreške“ ili „operativne pogreške“. Ovo selektivno filtriranje podataka dovest će samo do netočnih teorijskih rezultata. Ovaj proces uglavnom nije namjeran, već podsvjesno ponašanje istraživača, ali često dovodi do ozbiljnijih posljedica. Nobelovac Linus Pauling nekoć je vjerovao da visoke doze vitamina C mogu liječiti rak i „dokazao“ je ovo stajalište kroz rane eksperimentalne podatke. No naknadna opsežna klinička ispitivanja pokazala su da su ti rezultati nestabilni i da se ne mogu ponoviti. Neki eksperimenti čak pokazuju da vitamin C može ometati konvencionalno liječenje. No do danas još uvijek postoji velik broj vlastitih medija koji citiraju izvorne eksperimentalne podatke Nasa Bowlinga kako bi promovirali takozvanu jednostranu teoriju liječenja raka Vc-om, što uvelike utječe na normalno liječenje pacijenata oboljelih od raka.

Povratak duhu empirizma i njegovo prevladavanje

Bit znanosti o životu je prirodna znanost utemeljena na eksperimentima. Eksperimenti bi se trebali koristiti kao alat za teorijsku provjeru, a ne kao logička jezgra za zamjenu teorijske dedukcije. Pojava empirijskih pogrešaka često proizlazi iz slijepog vjerovanja istraživača u eksperimentalne podatke i nedovoljnog promišljanja o teorijskom razmišljanju i metodologiji.
Eksperiment je jedini kriterij za procjenu autentičnosti teorije, ali ne može zamijeniti teorijsko razmišljanje. Napredak znanstvenog istraživanja ne oslanja se samo na akumulaciju podataka, već i na racionalno vođenje i jasnu logiku. U brzo razvijajućem području molekularne biologije, samo kontinuiranim poboljšanjem strogosti eksperimentalnog dizajna, sustavne analize i kritičkog mišljenja možemo izbjeći upadanje u zamku empirizma i krenuti prema istinskom znanstvenom uvidu.