Empiiristen väärinkäsitysten tutkiminen tieteellisessä tutkimuksessa

Biotiede on kokeiluihin perustuva luonnontiede. Viimeisen vuosisadan aikana tiedemiehet ovat paljastaneet elämän peruslait, kuten DNA:n kaksoiskierrerakenteen, geenien säätelymekanismit, proteiinien toiminnot ja jopa solujen signalointireitit, kokeellisten menetelmien avulla. Juuri siksi, että biotieteet nojaavat vahvasti kokeiluihin, tutkimuksessa on myös helppo synnyttää "empiirisiä virheitä" – empiiristen tietojen liiallista käyttöä tai väärinkäyttöä, samalla kun teoreettisen rakentamisen välttämättömyys, metodologiset rajoitukset ja tiukka päättely jätetään huomiotta. Tänään tutkitaan yhdessä useita yleisiä empiirisiä virheitä biotieteellisessä tutkimuksessa:

Data on totuus: Kokeellisten tulosten absoluuttinen ymmärtäminen

Molekyylibiologian tutkimuksessa kokeellista dataa pidetään usein "raudanlujana todisteena". Monet tutkijat pyrkivät suoraan nostamaan kokeelliset tulokset teoreettisiksi johtopäätöksiksi. Kokeellisiin tuloksiin vaikuttavat kuitenkin usein useat tekijät, kuten kokeelliset olosuhteet, näytteen puhtaus, herkkyys ja tekniset virheet. Yleisin on positiivinen kontaminaatio fluoresenssikvantitatiivisessa PCR:ssä. Useimpien tutkimuslaboratorioiden rajallisen tilan ja kokeellisten olosuhteiden vuoksi PCR-tuotteet voivat helposti kontaminoitua aerosolilla. Tämä johtaa usein siihen, että kontaminoituneiden näytteiden Ct-arvot ovat paljon alhaisemmat kuin todellinen tilanne myöhemmissä fluoresenssikvantitatiivisissa PCR:ssä. Jos virheellisiä kokeellisia tuloksia käytetään analyysiin ilman erottelua, se johtaa vain virheellisiin johtopäätöksiin. 1900-luvun alussa tiedemiehet havaitsivat kokeiden avulla, että solun tuma sisältää suuren määrän proteiineja, kun taas DNA-komponentti on yksi ja näyttää sisältävän "vähän informaatiota". Niinpä monet ihmiset päättelivät, että "geneettistä informaatiota on oltava proteiineissa". Tämä oli todellakin "kohtuullinen päätelmä", joka perustui tuolloin saatuun kokemukseen. Vasta vuonna 1944 Oswald Avery suoritti sarjan tarkkoja kokeita, jotka todistivat ensimmäistä kertaa, että DNA, ei proteiinit, oli todellinen periytymistekijä. Tätä kutsutaan molekyylibiologian lähtökohdaksi. Tämä osoittaa myös, että vaikka biotiede on kokeiluihin perustuva luonnontiede, tiettyjä kokeita usein rajoittavat useat tekijät, kuten kokeellinen suunnittelu ja tekniset keinot. Pelkästään kokeellisiin tuloksiin luottaminen ilman loogista päättelyä voi helposti johtaa tieteellisen tutkimuksen harhaan.

Yleistäminen: paikallisen datan yleistäminen universaaleiksi malleiksi

Elämän ilmiöiden monimutkaisuus määrää sen, että yksittäinen kokeellinen tulos heijastaa usein tilannetta vain tietyssä kontekstissa. Monet tutkijat kuitenkin yleistävät harkitsemattomasti solulinjassa, malliorganismissa tai jopa näyte- tai koesarjassa havaittuja ilmiöitä koko ihmiseen tai muuhun lajiin. Laboratoriossa usein kuultu sanonta on: "Onnistuin viime kerralla hyvin, mutta en tällä kertaa." Tämä on yleisin esimerkki paikallisen datan käsittelystä universaalina mallina. Kun suoritetaan toistuvia kokeita useilla eri eristä peräisin olevilla näyte-erillä, tällainen tilanne on altis. Tutkijat saattavat luulla löytäneensä jonkin "universaalin säännön", mutta todellisuudessa se on vain illuusio erilaisista kokeellisista olosuhteista, jotka on asetettu datan päälle. Tämän tyyppinen "tekninen väärä positiivinen" oli hyvin yleistä varhaisessa geenisirututkimuksessa, ja nyt sitä esiintyy toisinaan myös suuren läpimenon teknologioissa, kuten yksisolusekvensoinnissa.

Valikoiva raportointi: vain odotuksia vastaavan tiedon esittäminen

Valikoiva datan esitys on yksi yleisimmistä, mutta myös vaarallisimmista empiirisistä virheistä molekyylibiologian tutkimuksessa. Tutkijat usein jättävät huomiotta tai vähättelevät hypoteesien vastaisia ​​tietoja ja raportoivat vain "onnistuneista" kokeellisista tuloksista, mikä luo loogisesti johdonmukaisen mutta ristiriitaisen tutkimusympäristön. Tämä on myös yksi yleisimmistä virheistä, joita ihmiset tekevät käytännön tieteellisessä tutkimustyössä. He asettavat odotetut tulokset kokeen alussa, ja kokeen päätyttyä he keskittyvät vain odotuksia vastaaviin kokeellisiin tuloksiin ja poistavat suoraan odotuksia vastaavat tulokset "kokeellisina virheinä" tai "toiminnallisina virheinä". Tämä valikoiva datan suodatus johtaa vain virheellisiin teoreettisiin tuloksiin. Tämä prosessi ei useimmiten ole tahallinen, vaan tutkijoiden alitajuinen käyttäytyminen, mutta johtaa usein vakavampiin seurauksiin. Nobel-palkittu Linus Pauling uskoi aikoinaan, että suuret C-vitamiiniannokset voisivat hoitaa syöpää ja "todisti" tämän näkökulman varhaisten kokeellisten tietojen avulla. Mutta myöhemmät laajat kliiniset tutkimukset ovat osoittaneet, että nämä tulokset ovat epävakaita eikä niitä voida toistaa. Jotkut kokeet jopa osoittavat, että C-vitamiini voi häiritä tavanomaista hoitoa. Mutta tänäkin päivänä on olemassa suuri määrä itseään mainostavia medioita, jotka lainaavat Nas Bowlingin alkuperäisiä kokeellisia tietoja edistääkseen niin kutsuttua yksipuolista Vc-hoidon teoriaa syövässä, mikä vaikuttaa suuresti syöpäpotilaiden normaaliin hoitoon.

Paluu empirismin henkeen ja sen ylittäminen

Biotieteiden ydin on kokeiluihin perustuva luonnontiede. Kokeita tulisi käyttää teoreettisen todentamisen välineenä eikä loogisena ytimenä, joka korvaa teoreettisen päättelyn. Empiiristen virheiden syntyminen johtuu usein tutkijoiden sokeasta uskosta kokeelliseen dataan ja riittämättömästä teoreettisen ajattelun ja metodologian pohdinnasta.
Kokeilu on ainoa kriteeri teorian aitouden arvioimiseksi, mutta se ei voi korvata teoreettista ajattelua. Tieteellisen tutkimuksen edistyminen ei perustu pelkästään tiedon keräämiseen, vaan myös rationaaliseen ohjaukseen ja selkeään logiikkaan. Nopeasti kehittyvällä molekyylibiologian alalla vain jatkuvasti parantamalla kokeellisen suunnittelun, systemaattisen analyysin ja kriittisen ajattelun tarkkuutta voimme välttää empirismin ansaan lankeamisen ja siirtyä kohti todellista tieteellistä näkemystä.