Исследование эмпирических заблуждений в научных исследованиях

Биология — это естественная наука, основанная на экспериментах. За прошедшее столетие ученые с помощью экспериментальных методов раскрыли основные законы жизни, такие как структура двойной спирали ДНК, механизмы регуляции генов, функции белков и даже клеточные сигнальные пути. Однако именно потому, что биологические науки в значительной степени опираются на эксперименты, в исследованиях легко возникают «эмпирические ошибки» — чрезмерное использование или неправильное применение эмпирических данных при игнорировании необходимости теоретического построения, методологических ограничений и строгого обоснования. Сегодня давайте вместе рассмотрим несколько распространенных эмпирических ошибок в биологических исследованиях:

Данные – это истина: абсолютное понимание результатов экспериментов.

В исследованиях молекулярной биологии экспериментальные данные часто рассматриваются как «неопровержимое доказательство». Многие исследователи склонны напрямую переводить экспериментальные результаты в теоретические выводы. Однако на экспериментальные результаты часто влияют различные факторы, такие как условия эксперимента, чистота образца, чувствительность обнаружения и технические ошибки. Наиболее распространенной является положительное загрязнение в флуоресцентной количественной ПЦР. Из-за ограниченного пространства и экспериментальных условий в большинстве исследовательских лабораторий легко вызвать аэрозольное загрязнение продуктов ПЦР. Это часто приводит к тому, что загрязненные образцы показывают гораздо более низкие значения Ct, чем фактическая ситуация во время последующей флуоресцентной количественной ПЦР. Если для анализа без разбора используются некорректные экспериментальные результаты, это приведет только к ошибочным выводам. В начале XX века ученые экспериментально обнаружили, что ядро ​​клетки содержит большое количество белков, в то время как компонент ДНК является однородным и, по-видимому, имеет «малое информационное содержание». Поэтому многие пришли к выводу, что «генетическая информация должна существовать в белках». Это действительно было «разумным выводом», основанным на опыте того времени. Лишь в 1944 году Освальд Эвери провел серию точных экспериментов, в ходе которых впервые доказал, что истинным носителем наследственности является ДНК, а не белки. Это считается отправной точкой молекулярной биологии. Это также указывает на то, что, хотя биологические науки являются естественными науками, основанными на экспериментах, конкретные эксперименты часто ограничены рядом факторов, таких как экспериментальный дизайн и технические средства. Опора исключительно на экспериментальные результаты без логических выводов может легко привести научные исследования к ошибкам.

Обобщение: обобщение локальных данных на универсальные шаблоны.

Сложность явлений в жизни приводит к тому, что результат отдельного эксперимента часто отражает ситуацию только в конкретном контексте. Однако многие исследователи склонны поспешно обобщать явления, наблюдаемые в клеточной линии, модельном организме или даже в наборе образцов или экспериментов, на весь человеческий или другой вид. В лаборатории часто можно услышать поговорку: «В прошлый раз у меня получилось хорошо, но в этот раз не получилось». Это наиболее распространенный пример того, как локальные данные рассматриваются как универсальная закономерность. При проведении повторных экспериментов с несколькими партиями образцов из разных партий такая ситуация часто возникает. Исследователи могут думать, что они обнаружили некое «универсальное правило», но на самом деле это всего лишь иллюзия различных экспериментальных условий, наложенных на данные. Этот тип «технического ложноположительного результата» был очень распространен в ранних исследованиях генных чипов, и теперь он также иногда встречается в высокопроизводительных технологиях, таких как секвенирование отдельных клеток.

Выборочная отчетность: представление только тех данных, которые соответствуют ожиданиям.

Избирательное представление данных — одна из самых распространенных, но и опасных эмпирических ошибок в исследованиях молекулярной биологии. Исследователи склонны игнорировать или преуменьшать данные, не соответствующие гипотезам, и сообщать только об «успешных» экспериментальных результатах, создавая таким образом логически непротиворечивую, но противоречивую картину исследований. Это также одна из самых распространенных ошибок, которые люди совершают в практической научной работе. Они заранее определяют ожидаемые результаты в начале эксперимента, а после его завершения сосредотачиваются только на результатах, соответствующих ожиданиям, и сразу же исключают результаты, не соответствующие ожиданиям, как «экспериментальные ошибки» или «операционные ошибки». Такая избирательная фильтрация данных приведет лишь к неверным теоретическим результатам. Этот процесс чаще всего не является преднамеренным, а представляет собой подсознательное поведение исследователей, но часто приводит к более серьезным последствиям. Лауреат Нобелевской премии Линус Полинг когда-то считал, что высокие дозы витамина С могут лечить рак, и «доказал» эту точку зрения с помощью ранних экспериментальных данных. Но последующие обширные клинические испытания показали, что эти результаты нестабильны и не могут быть воспроизведены. Некоторые эксперименты даже показывают, что витамин С может мешать традиционному лечению. Однако и по сей день существует большое количество СМИ, цитирующих оригинальные экспериментальные данные Наса Боулинга для продвижения так называемой односторонней теории лечения рака витамином С, что существенно влияет на обычное лечение онкологических больных.

Возвращение к духу эмпиризма и его превосходство

Суть биологических наук заключается в том, что это естественные науки, основанные на экспериментах. Эксперименты следует использовать как инструмент теоретической проверки, а не как логическую основу для замены теоретических выводов. Возникновение эмпирических ошибок часто является следствием слепой веры исследователей в экспериментальные данные и недостаточного осмысления теоретического мышления и методологии.
Эксперимент — единственный критерий оценки подлинности теории, но он не может заменить теоретическое мышление. Прогресс научных исследований опирается не только на накопление данных, но и на рациональное руководство и четкую логику. В быстро развивающейся области молекулярной биологии только путем постоянного повышения строгости экспериментального проектирования, систематического анализа и критического мышления мы можем избежать ловушки эмпиризма и приблизиться к истинному научному пониманию.