Onderzoek naar empirische misvattingen in wetenschappelijk onderzoek

Levenswetenschappen zijn natuurwetenschappen die gebaseerd zijn op experimenten. In de afgelopen eeuw hebben wetenschappers via experimentele methoden de fundamentele wetten van het leven onthuld, zoals de dubbele helixstructuur van DNA, genregulatiemechanismen, eiwitfuncties en zelfs cellulaire signaalroutes. Juist omdat de levenswetenschappen sterk afhankelijk zijn van experimenten, is het echter ook gemakkelijk om "empirische fouten" in onderzoek te maken – overmatig vertrouwen op of misbruik van empirische gegevens, terwijl de noodzaak van theoretische opbouw, methodologische beperkingen en rigoureus redeneren wordt genegeerd. Laten we vandaag samen een aantal veelvoorkomende empirische fouten in levenswetenschappelijk onderzoek onderzoeken:

Data is waarheid: absoluut begrip van experimentele resultaten

In moleculair biologisch onderzoek worden experimentele gegevens vaak beschouwd als 'onwrikbaar bewijs'. Veel onderzoekers hebben de neiging om experimentele resultaten direct te vertalen naar theoretische conclusies. Experimentele resultaten worden echter vaak beïnvloed door diverse factoren, zoals experimentele omstandigheden, zuiverheid van het monster, detectiegevoeligheid en technische fouten. De meest voorkomende is positieve contaminatie bij fluorescentie-kwantitatieve PCR. Door de beperkte ruimte en experimentele omstandigheden in de meeste onderzoekslaboratoria is het gemakkelijk om PCR-producten te contamineren met aerosolen. Dit leidt er vaak toe dat gecontamineerde monsters veel lagere Ct-waarden vertonen dan de werkelijke situatie tijdens de daaropvolgende fluorescentie-kwantitatieve PCR. Als onjuiste experimentele resultaten zonder onderscheid worden gebruikt voor analyse, leidt dit alleen maar tot foutieve conclusies. Aan het begin van de 20e eeuw ontdekten wetenschappers door middel van experimenten dat de celkern een grote hoeveelheid eiwitten bevat, terwijl het DNA-component enkelvoudig is en 'weinig informatie-inhoud' lijkt te hebben. Veel mensen concludeerden daarom dat 'genetische informatie in eiwitten moet zitten'. Dit was destijds inderdaad een 'redelijke conclusie' op basis van de opgedane ervaring. Pas in 1944 voerde Oswald Avery een reeks nauwkeurige experimenten uit waarmee hij voor het eerst bewees dat DNA, en niet eiwitten, de ware drager van erfelijkheid was. Dit staat bekend als het beginpunt van de moleculaire biologie. Het laat ook zien dat, hoewel de levenswetenschappen een natuurwetenschap zijn die gebaseerd is op experimenten, specifieke experimenten vaak beperkt worden door een reeks factoren zoals experimenteel ontwerp en technische middelen. Uitsluitend vertrouwen op experimentele resultaten zonder logische gevolgtrekking kan wetenschappelijk onderzoek gemakkelijk op een dwaalspoor brengen.

Generalisatie: het generaliseren van lokale gegevens naar universele patronen.

De complexiteit van levensverschijnselen zorgt ervoor dat een enkel experimenteel resultaat vaak alleen de situatie in een specifieke context weerspiegelt. Veel onderzoekers hebben echter de neiging om verschijnselen die in een cellijn, modelorganisme of zelfs een reeks monsters of experimenten worden waargenomen, ondoordacht te generaliseren naar de gehele menselijke of andere soort. Een veelgehoorde uitspraak in het laboratorium is: 'De vorige keer ging het goed, maar deze keer lukte het niet.' Dit is het meest voorkomende voorbeeld van het behandelen van lokale gegevens als een universeel patroon. Bij herhaalde experimenten met meerdere batches monsters uit verschillende batches is deze situatie vatbaar. 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 gegevens heen worden gelegd. Dit type 'technische vals-positieve uitslag' kwam veel voor in het vroege genchiponderzoek en doet zich 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 gevaarlijkste empirische fouten in moleculair biologisch onderzoek. Onderzoekers hebben de neiging om data die niet overeenkomen met hypotheses 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 vooraf verwachte resultaten vast aan het begin van het experiment en concentreren zich na afloop alleen op experimentele resultaten die aan de verwachtingen voldoen, terwijl ze resultaten die niet overeenkomen direct elimineren als "experimentele fouten" of "operationele fouten". Deze selectieve filtering van data 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 een hoge dosis vitamine C kanker kon genezen en "bewees" dit standpunt met vroege experimentele data. Latere uitgebreide klinische studies hebben echter aangetoond dat deze resultaten instabiel zijn en niet kunnen worden gerepliceerd. Sommige experimenten tonen zelfs aan dat vitamine C de conventionele behandeling kan belemmeren. Maar tot op de dag van vandaag citeren nog steeds veel mediakanalen de oorspronkelijke experimentele gegevens van Nas Bowling om de zogenaamde eenzijdige theorie over de behandeling van kanker met vitamine C te promoten, wat een grote invloed heeft op de normale behandeling van kankerpatiënten.

Terugkeren naar de geest van het empirisme en deze overstijgen.

De essentie van de levenswetenschappen is een natuurwetenschap gebaseerd op experimenten. Experimenten moeten worden gebruikt als een instrument voor theoretische verificatie, en niet als een logische kern die theoretische deductie vervangt. Empirische fouten ontstaan ​​vaak doordat onderzoekers blindelings vertrouwen op experimentele gegevens en onvoldoende reflecteren op theoretisch denken en methodologie.
Experimenten zijn weliswaar het enige criterium om de authenticiteit van een theorie te beoordelen, maar ze kunnen theoretisch denken niet vervangen. De vooruitgang van wetenschappelijk onderzoek berust niet alleen op de accumulatie van data, maar ook op rationele begeleiding en heldere logica. In het snel ontwikkelende vakgebied van de moleculaire biologie kunnen we alleen door voortdurend de nauwkeurigheid van experimenteel ontwerp, systematische analyse en kritisch denken te verbeteren, voorkomen dat we in de valkuil van het empirisme trappen en tot werkelijk wetenschappelijk inzicht komen.