Onderzoek naar empirische misvattingen in wetenschappelijk onderzoek

Levenswetenschappen zijn een natuurwetenschap gebaseerd op experimenten. In de afgelopen eeuw hebben wetenschappers de basiswetten van het leven, zoals de dubbele helixstructuur van DNA, genregulatiemechanismen, eiwitfuncties en zelfs cellulaire signaalroutes, door middel van experimentele methoden onthuld. Juist omdat de levenswetenschappen sterk afhankelijk zijn van experimenten, is het echter ook gemakkelijk om "empirische fouten" in onderzoek te kweken – overmatig vertrouwen op of misbruik van empirische data, terwijl de noodzaak van theoretische constructie, methodologische beperkingen en rigoureuze redeneringen wordt genegeerd. Laten we vandaag samen een aantal veelvoorkomende empirische fouten in onderzoek in de levenswetenschappen onderzoeken:

Data is waarheid: absoluut begrip van experimentele resultaten

In moleculair biologisch onderzoek worden experimentele gegevens vaak beschouwd als 'ijzersterk bewijs'. Veel onderzoekers neigen ertoe experimentele resultaten direct te verheffen tot theoretische conclusies. Experimentele resultaten worden echter vaak beïnvloed door verschillende factoren, zoals experimentele omstandigheden, monsterzuiverheid, detectiegevoeligheid en technische fouten. De meest voorkomende is positieve contaminatie bij kwantitatieve fluorescentie-PCR. Vanwege de beperkte ruimte en experimentele omstandigheden in de meeste onderzoekslaboratoria is het gemakkelijk om aerosolcontaminatie van PCR-producten te veroorzaken. Dit leidt vaak tot besmette monsters met veel lagere Ct-waarden dan de werkelijke situatie tijdens daaropvolgende kwantitatieve fluorescentie-PCR. Als de onjuiste experimentele resultaten zonder onderscheid voor analyse worden gebruikt, leidt dit alleen maar tot onjuiste conclusies. Aan het begin van de 20e eeuw ontdekten wetenschappers door experimenten dat de celkern een grote hoeveelheid eiwitten bevat, terwijl de DNA-component enkelvoudig is en "weinig informatie" lijkt te bevatten. Dus concludeerden velen dat "genetische informatie in eiwitten moet bestaan". Dit was inderdaad een "redelijke gevolgtrekking" op basis van ervaring in die tijd. Pas in 1944 voerde Oswald Avery een reeks nauwkeurige experimenten uit waarmee hij voor het eerst bewees dat DNA, en niet eiwitten, de werkelijke drager van erfelijkheid was. Dit staat bekend als het beginpunt van de moleculaire biologie. Dit geeft ook aan dat, hoewel levenswetenschappen een natuurwetenschap zijn die gebaseerd is op experimenten, specifieke experimenten vaak worden beperkt door een reeks factoren zoals experimenteel ontwerp en technische middelen. Uitsluitend vertrouwen op experimentele resultaten zonder logische deductie kan wetenschappelijk onderzoek gemakkelijk op een dwaalspoor brengen.

Generalisatie: het generaliseren van lokale gegevens naar universele patronen

De complexiteit van levensverschijnselen zorgt ervoor dat één enkel experimenteel resultaat vaak slechts de situatie in een specifieke context weerspiegelt. Maar veel onderzoekers hebben de neiging om fenomenen die ze waarnemen in een cellijn, modelorganisme of zelfs een set monsters of experimenten overhaast te generaliseren naar de gehele mens of een andere soort. Een veelgehoorde uitspraak in het laboratorium is: 'De vorige keer was ik goed, maar deze keer lukte het me niet.' Dit is het meest voorkomende voorbeeld van het behandelen van lokale data als een universeel patroon. Bij het uitvoeren van herhaalde experimenten met meerdere batches monsters uit verschillende batches, kan deze situatie zich gemakkelijk voordoen. Onderzoekers denken misschien dat ze een "universele regel" hebben ontdekt, maar in werkelijkheid is het slechts een illusie van verschillende experimentele omstandigheden die over de data heen worden gelegd. Dit type 'technische valspositieve' uitkomst kwam veel voor in het vroege onderzoek naar genchips, en komt nu ook af en toe voor bij high-throughput-technologieën zoals single-cell sequencing.

Selectieve rapportage: alleen gegevens presenteren die aan de verwachtingen voldoen

Selectieve datapresentatie is een van de meest voorkomende, maar ook gevaarlijke empirische fouten in moleculair biologisch onderzoek. Onderzoekers hebben de neiging om data die niet aan hypothesen voldoen te negeren of te bagatelliseren en alleen "succesvolle" experimentele resultaten te rapporteren, waardoor een logisch consistent maar tegenstrijdig onderzoekslandschap ontstaat. Dit is ook een van de meest voorkomende fouten die mensen maken in praktisch wetenschappelijk onderzoek. Ze stellen aan het begin van het experiment verwachte resultaten vast en na afloop van het experiment richten ze zich alleen op experimentele resultaten die aan de verwachtingen voldoen, en elimineren ze direct resultaten die niet aan de verwachtingen voldoen als "experimentele fouten" of "operationele fouten". Deze selectieve datafiltering leidt alleen maar tot onjuiste theoretische resultaten. Dit proces is meestal niet opzettelijk, maar een onbewust gedrag van onderzoekers, maar leidt vaak tot ernstigere gevolgen. Nobelprijswinnaar Linus Pauling geloofde ooit dat hoge doses vitamine C kanker konden behandelen en "bewees" dit standpunt met behulp van vroege experimentele gegevens. Maar uitgebreide klinische studies hebben vervolgens aangetoond dat deze resultaten onstabiel zijn en niet kunnen worden gerepliceerd. Sommige experimenten tonen zelfs aan dat vitamine C conventionele behandelingen kan verstoren. Maar tot op de dag van vandaag zijn er nog steeds veel media die de originele experimentele gegevens van Nas Bowling citeren om de zogenaamde eenzijdige theorie over de Vc-behandeling van kanker te promoten, wat grote gevolgen heeft voor de normale behandeling van kankerpatiënten.

Terugkeren naar de geest van het empirisme en deze overtreffen

De essentie van de levenswetenschappen is een natuurwetenschap gebaseerd op experimenten. Experimenten zouden gebruikt moeten worden als instrument voor theoretische verificatie, in plaats van als logische kern ter vervanging van theoretische deductie. Empirische fouten ontstaan ​​vaak door een blind vertrouwen van onderzoekers in experimentele data en onvoldoende reflectie op theoretisch denken en methodologie.
Experiment is het enige criterium om de authenticiteit van een theorie te beoordelen, maar het kan theoretisch denken niet vervangen. De voortgang van wetenschappelijk onderzoek is niet alleen afhankelijk van de verzameling van gegevens, maar ook van rationele begeleiding en heldere logica. In het zich snel ontwikkelende vakgebied van de moleculaire biologie kunnen we alleen voorkomen dat we in de valkuil van empirisme trappen en ons richten op echt wetenschappelijk inzicht door voortdurend de nauwkeurigheid van experimenteel ontwerp, systematische analyse en kritisch denken te verbeteren.