Utforskning av empiriske misoppfatninger i vitenskapelig forskning

Livsvitenskap er en naturvitenskap basert på eksperimenter. I løpet av det siste århundret har forskere avslørt livets grunnleggende lover, som DNA-ets dobbeltheliksstruktur, genreguleringsmekanismer, proteinfunksjoner og til og med cellulære signalveier, gjennom eksperimentelle metoder. Men nettopp fordi livsvitenskap er sterkt avhengig av eksperimenter, er det også lett å avle «empiriske feil» i forskning – overdreven avhengighet eller misbruk av empiriske data, samtidig som man ignorerer nødvendigheten av teoretisk konstruksjon, metodologiske begrensninger og grundig resonnement. I dag skal vi utforske flere vanlige empiriske feil i livsvitenskapelig forskning sammen:

Data er sannhet: Absolutt forståelse av eksperimentelle resultater

I molekylærbiologisk forskning blir eksperimentelle data ofte sett på som «jernstengt bevis». Mange forskere har en tendens til å løfte eksperimentelle resultater direkte til teoretiske konklusjoner. Eksperimentelle resultater påvirkes imidlertid ofte av ulike faktorer som eksperimentelle forhold, prøvens renhet, deteksjonsfølsomhet og tekniske feil. Den vanligste er positiv kontaminering i fluorescenskvantitativ PCR. På grunn av begrenset plass og eksperimentelle forhold i de fleste forskningslaboratorier, er det lett å forårsake aerosolkontaminering av PCR-produkter. Dette fører ofte til at kontaminerte prøver får mye lavere Ct-verdier enn den faktiske situasjonen under påfølgende fluorescenskvantitativ PCR. Hvis feil eksperimentelle resultater brukes til analyse uten diskriminering, vil det bare føre til feilaktige konklusjoner. På begynnelsen av 1900-tallet oppdaget forskere gjennom eksperimenter at cellekjernen inneholder en stor mengde proteiner, mens DNA-komponenten er enkelt og ser ut til å ha «lite informasjonsinnhold». Så mange konkluderte med at «genetisk informasjon må finnes i proteiner». Dette var faktisk en «rimelig slutning» basert på erfaring på den tiden. Det var ikke før i 1944 at Oswald Avery utførte en serie presise eksperimenter som han for første gang beviste at det var DNA, ikke proteiner, som var den sanne bæreren av arv. Dette er kjent som utgangspunktet for molekylærbiologi. Dette indikerer også at selv om livsvitenskap er en naturvitenskap basert på eksperimenter, er spesifikke eksperimenter ofte begrenset av en rekke faktorer som eksperimentell design og tekniske midler. Å utelukkende stole på eksperimentelle resultater uten logisk deduksjon kan lett føre vitenskapelig forskning på villspor.

Generalisering: generalisering av lokale data til universelle mønstre

Kompleksiteten i livsfenomener avgjør at et enkelt eksperimentelt resultat ofte bare gjenspeiler situasjonen i en spesifikk kontekst. Men mange forskere har en tendens til å overilt generalisere fenomener observert i en cellelinje, modellorganisme eller til og med et sett med prøver eller eksperimenter til hele mennesket eller andre arter. Et vanlig ordtak man hører i laboratoriet er: «Jeg gjorde det bra sist, men jeg klarte det ikke denne gangen.» Dette er det vanligste eksemplet på å behandle lokale data som et universelt mønster. Når man utfører gjentatte eksperimenter med flere partier med prøver fra forskjellige partier, er denne situasjonen tilbøyelig til å oppstå. Forskere tror kanskje de har oppdaget en slags «universell regel», men i virkeligheten er det bare en illusjon av forskjellige eksperimentelle forhold lagt oppå dataene. Denne typen «teknisk falsk positiv» var veldig vanlig i tidlig genchip-forskning, og nå forekommer den også av og til i høykapasitetsteknologier som enkeltcellesekvensering.

Selektiv rapportering: presenterer kun data som oppfyller forventningene

Selektiv datapresentasjon er en av de vanligste, men også farligste empiriske feilene i molekylærbiologisk forskning. Forskere har en tendens til å ignorere eller bagatellisere data som ikke samsvarer med hypoteser, og rapporterer kun "vellykkede" eksperimentelle resultater, og skaper dermed et logisk konsistent, men motstridende forskningslandskap. Dette er også en av de vanligste feilene folk gjør i praktisk vitenskapelig forskningsarbeid. De forhåndsbestemmer forventede resultater i begynnelsen av eksperimentet, og etter at eksperimentet er fullført, fokuserer de kun på eksperimentelle resultater som oppfyller forventningene, og eliminerer direkte resultater som ikke samsvarer med forventningene som "eksperimentelle feil" eller "driftsfeil". Denne selektive datafiltreringen vil bare føre til feil teoretiske resultater. Denne prosessen er stort sett ikke forsettlig, men en underbevisst oppførsel fra forskere, men fører ofte til mer alvorlige konsekvenser. Nobelprisvinner Linus Pauling trodde en gang at høydose vitamin C kunne behandle kreft og "beviste" dette synspunktet gjennom tidlige eksperimentelle data. Men påfølgende omfattende kliniske studier har vist at disse resultatene er ustabile og ikke kan replikeres. Noen eksperimenter viser til og med at vitamin C kan forstyrre konvensjonell behandling. Men den dag i dag finnes det fortsatt et stort antall selvutviklede medier som siterer Nas Bowlings originale eksperimentelle data for å fremme den såkalte ensidige teorien om Vc-behandling for kreft, noe som i stor grad påvirker normal behandling av kreftpasienter.

Å vende tilbake til empirismens ånd og overgå den

Essensen av livsvitenskap er en naturvitenskap basert på eksperimenter. Eksperimenter bør brukes som et verktøy for teoretisk verifisering, snarere enn en logisk kjerne som erstatter teoretisk deduksjon. Fremveksten av empiriske feil stammer ofte fra forskeres blinde tro på eksperimentelle data og utilstrekkelig refleksjon over teoretisk tenkning og metodikk.
Eksperiment er det eneste kriteriet for å bedømme en teoris autentisitet, men det kan ikke erstatte teoretisk tenkning. Fremgangen i vitenskapelig forskning er ikke bare avhengig av akkumulering av data, men også av rasjonell veiledning og klar logikk. I det raskt utviklende feltet molekylærbiologi er det bare ved kontinuerlig å forbedre nøyaktigheten av eksperimentell design, systematisk analyse og kritisk tenkning som kan unngå å falle i empirismens felle og bevege oss mot ekte vitenskapelig innsikt.