Erforschung empirischer Missverständnisse in der wissenschaftlichen Forschung

Die Biowissenschaften sind eine Naturwissenschaft, die auf Experimenten basiert. Im letzten Jahrhundert haben Wissenschaftler mithilfe experimenteller Methoden grundlegende Gesetze des Lebens entschlüsselt, beispielsweise die Doppelhelixstruktur der DNA, Genregulationsmechanismen, Proteinfunktionen und sogar zelluläre Signalwege. Gerade weil die Biowissenschaften stark auf Experimente angewiesen sind, können in der Forschung jedoch auch leicht „empirische Fehler“ entstehen – übermäßiges Vertrauen oder Missbrauch empirischer Daten, während die Notwendigkeit theoretischer Konstruktion, methodischer Einschränkungen und strenger Argumentation ignoriert werden. Lassen Sie uns heute gemeinsam einige häufige empirische Fehler in der biowissenschaftlichen Forschung untersuchen:

Daten sind Wahrheit: Absolutes Verständnis experimenteller Ergebnisse

In der molekularbiologischen Forschung gelten experimentelle Daten oft als unumstößliche Beweise. Viele Forscher neigen dazu, experimentelle Ergebnisse direkt in theoretische Schlussfolgerungen umzumünzen. Experimentelle Ergebnisse werden jedoch oft von verschiedenen Faktoren beeinflusst, wie z. B. den Versuchsbedingungen, der Probenreinheit, der Nachweisempfindlichkeit und technischen Fehlern. Am häufigsten ist eine positive Kontamination bei der quantitativen Fluoreszenz-PCR. Aufgrund der begrenzten Platzverhältnisse und Versuchsbedingungen in den meisten Forschungslaboren kann es leicht zu einer Aerosolkontamination der PCR-Produkte kommen. Dies führt häufig dazu, dass kontaminierte Proben bei der anschließenden quantitativen Fluoreszenz-PCR deutlich niedrigere Ct-Werte aufweisen als tatsächlich. Werden falsche experimentelle Ergebnisse unterschiedslos für die Analyse verwendet, führt dies zu falschen Schlussfolgerungen. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts entdeckten Wissenschaftler durch Experimente, dass der Zellkern eine große Menge an Proteinen enthält, während die DNA-Komponente einzeln vorliegt und scheinbar wenig Informationsgehalt aufweist. Viele schlussfolgerten daher, dass genetische Informationen in Proteinen vorhanden sein müssen. Dies war in der Tat eine vernünftige Schlussfolgerung, die auf den damaligen Erfahrungen basierte. Erst 1944 führte Oswald Avery eine Reihe präziser Experimente durch und bewies erstmals, dass die DNA und nicht Proteine ​​der eigentliche Träger der Vererbung sind. Dies gilt als Ausgangspunkt der Molekularbiologie. Dies zeigt auch, dass die Biowissenschaften zwar eine auf Experimenten basierende Naturwissenschaft sind, spezifische Experimente jedoch oft durch eine Reihe von Faktoren wie Versuchsaufbau und technische Mittel eingeschränkt sind. Sich ausschließlich auf experimentelle Ergebnisse zu verlassen, ohne logische Schlussfolgerungen zu ziehen, kann die wissenschaftliche Forschung leicht in die Irre führen.

Generalisierung: Verallgemeinerung lokaler Daten zu universellen Mustern

Die Komplexität der Lebensphänomene führt dazu, dass ein einzelnes experimentelles Ergebnis oft nur die Situation in einem bestimmten Kontext widerspiegelt. Viele Forscher neigen jedoch dazu, Phänomene, die an einer Zelllinie, einem Modellorganismus oder sogar einer Reihe von Proben oder Experimenten beobachtet wurden, vorschnell auf den gesamten Menschen oder andere Spezies zu verallgemeinern. Ein gängiges Sprichwort im Labor lautet: „Letztes Mal war ich gut, aber diesmal habe ich es nicht geschafft.“ Dies ist das gängigste Beispiel dafür, dass lokale Daten als universelles Muster behandelt werden. Bei wiederholten Experimenten mit mehreren Chargen von Proben aus unterschiedlichen Chargen kann diese Situation leicht auftreten. Forscher denken vielleicht, sie hätten eine „universelle Regel“ entdeckt, aber in Wirklichkeit ist dies nur eine Illusion unterschiedlicher experimenteller Bedingungen, die den Daten überlagert sind. Diese Art von „technisch falsch positiven“ Ergebnissen war in der frühen Genchip-Forschung sehr verbreitet und kommt heute gelegentlich auch bei Hochdurchsatztechnologien wie der Einzelzellsequenzierung vor.

Selektive Berichterstattung: Präsentation nur von Daten, die den Erwartungen entsprechen

Die selektive Datenpräsentation ist einer der häufigsten, aber auch gefährlichsten empirischen Fehler in der molekularbiologischen Forschung. Forscher neigen dazu, Daten, die nicht mit den Hypothesen übereinstimmen, zu ignorieren oder herunterzuspielen und nur über „erfolgreiche“ experimentelle Ergebnisse zu berichten. Dadurch entsteht eine zwar logisch konsistente, aber widersprüchliche Forschungslandschaft. Dies ist auch einer der häufigsten Fehler in der praktischen wissenschaftlichen Forschung. Zu Beginn eines Experiments werden die erwarteten Ergebnisse vorab festgelegt und nach Abschluss des Experiments nur noch auf die experimentellen Ergebnisse fokussiert, die den Erwartungen entsprechen. Ergebnisse, die nicht den Erwartungen entsprechen, werden als „experimentelle Fehler“ oder „operative Fehler“ eliminiert. Diese selektive Datenfilterung führt ausschließlich zu falschen theoretischen Ergebnissen. Dieser Prozess ist meist nicht beabsichtigt, sondern ein unbewusstes Verhalten der Forscher, hat aber oft schwerwiegende Folgen. Der Nobelpreisträger Linus Pauling glaubte einst, dass hochdosiertes Vitamin C Krebs heilen könne, und „bewies“ diese Ansicht anhand früher experimenteller Daten. Spätere umfangreiche klinische Studien zeigten jedoch, dass diese Ergebnisse instabil und nicht reproduzierbar sind. Einige Experimente zeigen sogar, dass Vitamin C konventionelle Behandlungen beeinträchtigen kann. Doch bis heute zitieren zahlreiche Self-Media-Medien die ursprünglichen experimentellen Daten von Nas Bowling, um die sogenannte einseitige Theorie der Vc-Behandlung von Krebs zu fördern, was die normale Behandlung von Krebspatienten stark beeinträchtigt.

Rückkehr zum Geist des Empirismus und dessen Überwindung

Das Wesen der Biowissenschaften ist eine auf Experimenten basierende Naturwissenschaft. Experimente sollten als Werkzeug zur theoretischen Verifizierung und nicht als logischer Kern zur Ersetzung theoretischer Deduktion eingesetzt werden. Empirische Fehler entstehen oft aus dem blinden Glauben der Forscher an experimentelle Daten und einer unzureichenden Reflexion theoretischer Denkweisen und Methoden.
Experimente sind das einzige Kriterium zur Beurteilung der Glaubwürdigkeit einer Theorie, können aber theoretisches Denken nicht ersetzen. Der Fortschritt wissenschaftlicher Forschung beruht nicht nur auf der Anhäufung von Daten, sondern auch auf rationaler Führung und klarer Logik. Nur durch die kontinuierliche Verbesserung der Strenge des Versuchsdesigns, der systematischen Analyse und des kritischen Denkens können wir im sich rasant entwickelnden Bereich der Molekularbiologie vermeiden, in die Falle des Empirismus zu tappen und echte wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen.