Udforskning af empiriske misforståelser i videnskabelig forskning

Livsvidenskab er en naturvidenskab baseret på eksperimenter. I løbet af det seneste århundrede har forskere gennem eksperimentelle metoder afsløret livets grundlæggende love, såsom DNA'ets dobbelthelixstruktur, genreguleringsmekanismer, proteinfunktioner og endda cellulære signalveje. Men netop fordi livsvidenskab er stærkt afhængig af eksperimenter, er det også let at avle "empiriske fejl" i forskningen - overdreven afhængighed eller misbrug af empiriske data, samtidig med at man ignorerer nødvendigheden af ​​teoretisk konstruktion, metodologiske begrænsninger og stringent ræsonnement. I dag skal vi sammen udforske flere almindelige empiriske fejl i livsvidenskabelig forskning:

Data er sandhed: Absolut forståelse af eksperimentelle resultater

Inden for molekylærbiologisk forskning betragtes eksperimentelle data ofte som 'jernstensbeviser'. Mange forskere har en tendens til direkte at ophøje eksperimentelle resultater til teoretiske konklusioner. Eksperimentelle resultater påvirkes dog ofte af forskellige faktorer såsom eksperimentelle forhold, prøvens renhed, detektionsfølsomhed og tekniske fejl. Den mest almindelige er positiv kontaminering i fluorescenskvantitativ PCR. På grund af den begrænsede plads og de eksperimentelle forhold i de fleste forskningslaboratorier er det let at forårsage aerosolkontaminering af PCR-produkter. Dette fører ofte til, at kontaminerede prøver får meget lavere Ct-værdier end den faktiske situation under efterfølgende fluorescenskvantitativ PCR. Hvis de forkerte eksperimentelle resultater bruges til analyse uden diskriminering, vil det kun føre til fejlagtige konklusioner. I begyndelsen af ​​det 20. århundrede opdagede forskere gennem eksperimenter, at cellekernen indeholder en stor mængde proteiner, mens DNA-komponenten er enkelt og ser ud til at have "lille informationsindhold". Så mange mennesker konkluderede, at "genetisk information må findes i proteiner". Dette var faktisk en "rimelig slutning" baseret på erfaring på det tidspunkt. Det var først i 1944, at Oswald Avery udførte en række præcise eksperimenter, der for første gang beviste, at det var DNA, ikke proteiner, der var den sande bærer af arv. Dette er kendt som udgangspunktet for molekylærbiologi. Dette indikerer også, at selvom livsvidenskab er en naturvidenskab baseret på eksperimenter, er specifikke eksperimenter ofte begrænset af en række faktorer såsom eksperimentelt design og tekniske midler. At udelukkende stole på eksperimentelle resultater uden logisk deduktion kan let føre videnskabelig forskning på afveje.

Generalisering: generalisering af lokale data til universelle mønstre

Livsfænomenernes kompleksitet bestemmer, at et enkelt eksperimentelt resultat ofte kun afspejler situationen i en specifik kontekst. Men mange forskere har en tendens til overilet at generalisere fænomener observeret i en cellelinje, modelorganisme eller endda et sæt prøver eller eksperimenter til hele mennesket eller andre arter. Et almindeligt ordsprog, man hører i laboratoriet, er: "Jeg klarede det godt sidste gang, men jeg kunne ikke klare det denne gang." Dette er det mest almindelige eksempel på behandling af lokale data som et universelt mønster. Når man udfører gentagne eksperimenter med flere batcher af prøver fra forskellige batcher, er denne situation tilbøjelig til at opstå. Forskere tror måske, at de har opdaget en "universel regel", men i virkeligheden er det blot en illusion af forskellige eksperimentelle betingelser oven på dataene. Denne type "teknisk falsk positiv" var meget almindelig i tidlig genchipforskning, og nu forekommer den også lejlighedsvis i højkapacitetsteknologier såsom enkeltcellesekventering.

Selektiv rapportering: præsentation af kun data, der lever op til forventningerne

Selektiv datapræsentation er en af ​​de mest almindelige, men også farlige empiriske fejl i molekylærbiologisk forskning. Forskere har en tendens til at ignorere eller nedtone data, der ikke stemmer overens med hypoteserne, og rapporterer kun "succesfulde" eksperimentelle resultater, hvilket skaber et logisk konsistent, men modstridende forskningslandskab. Dette er også en af ​​de mest almindelige fejl, folk begår i praktisk videnskabeligt forskningsarbejde. De forudsætter forventede resultater i begyndelsen af ​​eksperimentet, og efter eksperimentet er afsluttet, fokuserer de kun på eksperimentelle resultater, der opfylder forventningerne, og eliminerer direkte resultater, der ikke matcher forventningerne, som "eksperimentelle fejl" eller "operationsfejl". Denne selektive datafiltrering vil kun føre til forkerte teoretiske resultater. Denne proces er for det meste ikke tilsigtet, men en underbevidst adfærd hos forskere, men fører ofte til mere alvorlige konsekvenser. Nobelpristageren Linus Pauling troede engang, at høje doser C-vitamin kunne behandle kræft og "beviste" dette synspunkt gennem tidlige eksperimentelle data. Men efterfølgende omfattende kliniske forsøg har vist, at disse resultater er ustabile og ikke kan replikeres. Nogle eksperimenter viser endda, at C-vitamin kan interferere med konventionel behandling. Men den dag i dag er der stadig et stort antal selvstændige medieudgivelser, der citerer Nas Bowlings originale eksperimentelle data for at promovere den såkaldte ensidige teori om Vc-behandling af kræft, hvilket i høj grad påvirker den normale behandling af kræftpatienter.

At vende tilbage til empirismens ånd og overgå den

Essensen af ​​biovidenskab er en naturvidenskab baseret på eksperimenter. Eksperimenter bør bruges som et værktøj til teoretisk verifikation snarere end en logisk kerne til at erstatte teoretisk deduktion. Fremkomsten af ​​empiriske fejl stammer ofte fra forskeres blinde tro på eksperimentelle data og utilstrækkelig refleksion over teoretisk tænkning og metode.
Eksperiment er det eneste kriterium for at bedømme en teoris ægthed, men det kan ikke erstatte teoretisk tænkning. Fremskridt inden for videnskabelig forskning er ikke kun afhængig af akkumulering af data, men også af rationel vejledning og klar logik. Inden for det hurtigt udviklende felt molekylærbiologi kan vi kun ved løbende at forbedre stringensen i eksperimentelt design, systematisk analyse og kritisk tænkning undgå at falde i empirismens fælde og bevæge os mod sand videnskabelig indsigt.