Дослідження емпіричних помилкових уявлень у наукових дослідженнях

Наука про життя – це природнича наука, що базується на експериментах. Протягом останнього століття вчені за допомогою експериментальних методів розкрили основні закони життя, такі як структура подвійної спіралі ДНК, механізми регуляції генів, функції білків і навіть клітинні сигнальні шляхи. Однак, саме тому, що науки про життя значною мірою залежать від експериментів, у дослідженнях також легко породжувати «емпіричні помилки» – надмірну залежність від емпіричних даних або їх неправильне використання, ігноруючи необхідність теоретичної побудови, методологічні обмеження та суворе міркування. Сьогодні давайте разом розглянемо кілька поширених емпіричних помилок у дослідженнях у галузі наук про життя:

Дані – це істина: абсолютне розуміння експериментальних результатів

У дослідженнях молекулярної біології експериментальні дані часто розглядаються як «незаперечні докази». Багато дослідників схильні безпосередньо зводити експериментальні результати до теоретичних висновків. Однак на експериментальні результати часто впливають різні фактори, такі як експериментальні умови, чистота зразка, чутливість виявлення та технічні помилки. Найпоширенішим є позитивне забруднення у флуоресцентній кількісній ПЛР. Через обмежений простір та експериментальні умови в більшості дослідницьких лабораторій легко спричинити аерозольне забруднення продуктів ПЛР. Це часто призводить до того, що забруднені зразки мають набагато нижчі значення Ct, ніж фактична ситуація під час подальшої флуоресцентної кількісної ПЛР. Якщо неправильні експериментальні результати використовуються для аналізу без розбору, це призведе лише до помилкових висновків. На початку 20-го століття вчені за допомогою експериментів виявили, що ядро ​​клітини містить велику кількість білків, тоді як компонент ДНК є єдиним і, здається, має «мало інформації». Тому багато людей дійшли висновку, що «генетична інформація повинна існувати в білках». Це справді було «розумним висновком», заснованим на досвіді того часу. Лише у 1944 році Освальд Ейвері провів серію точних експериментів, у яких вперше довів, що саме ДНК, а не білки, є справжнім носієм спадковості. Це відомо як відправна точка молекулярної біології. Це також вказує на те, що хоча наука про життя є природничою наукою, що базується на експериментах, конкретні експерименти часто обмежені низкою факторів, таких як планування експерименту та технічні засоби. Покладання виключно на експериментальні результати без логічного висновку може легко звести наукові дослідження на манівці.

Узагальнення: узагальнення локальних даних до універсальних шаблонів

Складність життєвих явищ визначає, що окремий експериментальний результат часто відображає лише ситуацію в конкретному контексті. Але багато дослідників схильні необачно узагальнювати явища, що спостерігаються в клітинній лінії, модельному організмі або навіть у наборі зразків чи експериментів, на всю людину чи інший вид. Поширена приказка, яку можна почути в лабораторії: «Минулого разу я добре впорався, але цього разу не зміг». Це найпоширеніший приклад трактування локальних даних як універсальної закономірності. Під час проведення повторних експериментів з кількома партіями зразків з різних партій така ситуація часто виникає. Дослідники можуть думати, що вони відкрили якесь «універсальне правило», але насправді це лише ілюзія різних експериментальних умов, накладених на дані. Цей тип «технічного хибнопозитивного результату» був дуже поширеним у ранніх дослідженнях генних чіпів, а тепер він також іноді зустрічається у високопродуктивних технологіях, таких як секвенування окремих клітин.

Вибіркова звітність: представлення лише тих даних, які відповідають очікуванням

Вибіркове представлення даних є однією з найпоширеніших, але й небезпечних емпіричних помилок у дослідженнях молекулярної біології. Дослідники схильні ігнорувати або применшувати дані, які не відповідають гіпотезам, і повідомляють лише про «успішні» експериментальні результати, створюючи таким чином логічно послідовний, але суперечливий дослідницький ландшафт. Це також одна з найпоширеніших помилок, яких люди припускаються в практичній науково-дослідній роботі. Вони заздалегідь встановлюють очікувані результати на початку експерименту, а після завершення експерименту вони зосереджуються лише на тих експериментальних результатах, які відповідають очікуванням, і безпосередньо виключають результати, які не відповідають очікуванням, як «експериментальні помилки» або «операційні помилки». Така вибіркова фільтрація даних призведе лише до неправильних теоретичних результатів. Цей процес здебільшого не є навмисним, а підсвідомою поведінкою дослідників, але часто призводить до серйозніших наслідків. Нобелівський лауреат Лайнус Полінг колись вважав, що високі дози вітаміну С можуть лікувати рак, і «довів» цю точку зору за допомогою ранніх експериментальних даних. Але подальші масштабні клінічні випробування показали, що ці результати нестабільні та не можуть бути відтворені. Деякі експерименти навіть показують, що вітамін С може перешкоджати традиційному лікуванню. Але й донині існує велика кількість авторських ЗМІ, які цитують оригінальні експериментальні дані Наса Боулінга, щоб просувати так звану односторонню теорію лікування раку за допомогою Vc, що значно впливає на нормальне лікування онкологічних хворих.

Повернення до духу емпіризму та його подолання

Суть науки про життя – це природнича наука, що базується на експериментах. Експерименти слід використовувати як інструмент для теоретичної перевірки, а не як логічне ядро ​​для заміни теоретичної дедукції. Виникнення емпіричних помилок часто виникає через сліпу віру дослідників в експериментальні дані та недостатнє осмислення теоретичного мислення та методології.
Експеримент — єдиний критерій для оцінки достовірності теорії, але він не може замінити теоретичного мислення. Прогрес наукових досліджень залежить не лише від накопичення даних, а й від раціонального керівництва та чіткої логіки. У швидко розвиваючій галузі молекулярної біології, лише постійно вдосконалюючи ретельність експериментального планування, систематичного аналізу та критичного мислення, ми можемо уникнути потрапляння в пастку емпіризму та рухатися до справжнього наукового розуміння.