بررسی تصورات غلط تجربی در تحقیقات علمی

علوم زیستی، علمی طبیعی مبتنی بر آزمایش است. در طول قرن گذشته، دانشمندان قوانین اساسی حیات، مانند ساختار مارپیچ دوگانه DNA، مکانیسم‌های تنظیم ژن، عملکرد پروتئین و حتی مسیرهای سیگنالینگ سلولی را از طریق روش‌های تجربی آشکار کرده‌اند. با این حال، دقیقاً به این دلیل که علوم زیستی به شدت به آزمایش‌ها متکی هستند، به راحتی می‌توان در تحقیقات «خطاهای تجربی» ایجاد کرد - اتکای بیش از حد یا سوءاستفاده از داده‌های تجربی، در حالی که ضرورت ساختار نظری، محدودیت‌های روش‌شناختی و استدلال دقیق را نادیده می‌گیرند. امروز، بیایید چندین خطای تجربی رایج در تحقیقات علوم زیستی را با هم بررسی کنیم:

داده‌ها حقیقت هستند: درک مطلق از نتایج تجربی

در تحقیقات زیست‌شناسی مولکولی، داده‌های تجربی اغلب به عنوان «شواهد قطعی» در نظر گرفته می‌شوند. بسیاری از محققان تمایل دارند نتایج تجربی را مستقیماً به نتیجه‌گیری‌های نظری ارتقا دهند. با این حال، نتایج تجربی اغلب تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند شرایط آزمایش، خلوص نمونه، حساسیت تشخیص و خطاهای فنی قرار می‌گیرند. رایج‌ترین مورد، آلودگی مثبت در PCR کمی فلورسانس است. با توجه به فضای محدود و شرایط آزمایش در اکثر آزمایشگاه‌های تحقیقاتی، ایجاد آلودگی آئروسل در محصولات PCR به راحتی امکان‌پذیر است. این اغلب منجر به نمونه‌های آلوده با مقادیر Ct بسیار پایین‌تر از وضعیت واقعی در طول PCR کمی فلورسانس بعدی می‌شود. اگر نتایج تجربی نادرست بدون تبعیض برای تجزیه و تحلیل استفاده شود، فقط به نتیجه‌گیری‌های نادرست منجر می‌شود. در آغاز قرن بیستم، دانشمندان از طریق آزمایش‌ها کشف کردند که هسته سلول حاوی مقدار زیادی پروتئین است، در حالی که جزء DNA منفرد است و به نظر می‌رسد «محتوای اطلاعاتی کمی» دارد. بنابراین، بسیاری از مردم نتیجه گرفتند که «اطلاعات ژنتیکی باید در پروتئین‌ها وجود داشته باشد». این در واقع یک «استنباط منطقی» بر اساس تجربه در آن زمان بود. تا سال ۱۹۴۴، اسوالد اوری با انجام یک سری آزمایش‌های دقیق، برای اولین بار ثابت کرد که DNA، نه پروتئین‌ها، حامل واقعی وراثت است. این به عنوان نقطه شروع زیست‌شناسی مولکولی شناخته می‌شود. این همچنین نشان می‌دهد که اگرچه علم حیات یک علم طبیعی مبتنی بر آزمایش است، آزمایش‌های خاص اغلب توسط مجموعه‌ای از عوامل مانند طراحی آزمایش و ابزارهای فنی محدود می‌شوند. تکیه صرف بر نتایج آزمایش بدون استنتاج منطقی می‌تواند به راحتی تحقیقات علمی را به بیراهه بکشاند.

تعمیم: تعمیم داده‌های محلی به الگوهای جهانی

پیچیدگی پدیده‌های حیات، تعیین می‌کند که یک نتیجه‌ی آزمایشی واحد، اغلب تنها منعکس‌کننده‌ی وضعیت در یک زمینه‌ی خاص است. اما بسیاری از محققان تمایل دارند پدیده‌های مشاهده‌شده در یک رده‌ی سلولی، ارگانیسم مدل یا حتی مجموعه‌ای از نمونه‌ها یا آزمایش‌ها را به طور عجولانه به کل انسان یا گونه‌های دیگر تعمیم دهند. یک ضرب‌المثل رایج که در آزمایشگاه شنیده می‌شود این است: «من دفعه‌ی قبل خوب عمل کردم، اما این بار نتوانستم.» این رایج‌ترین نمونه از برخورد با داده‌های محلی به عنوان یک الگوی جهانی است. هنگام انجام آزمایش‌های مکرر با دسته‌های متعدد نمونه از دسته‌های مختلف، این وضعیت مستعد وقوع است. محققان ممکن است فکر کنند که نوعی «قانون جهانی» را کشف کرده‌اند، اما در واقعیت، این فقط یک توهم از شرایط آزمایشی مختلف است که بر داده‌ها اعمال می‌شود. این نوع «مثبت کاذب فنی» در تحقیقات اولیه‌ی تراشه‌های ژنی بسیار رایج بود و اکنون نیز گاهی اوقات در فناوری‌های با توان عملیاتی بالا مانند توالی‌یابی تک سلولی رخ می‌دهد.

گزارش گزینشی: ارائه تنها داده‌هایی که انتظارات را برآورده می‌کنند

ارائه گزینشی داده‌ها یکی از رایج‌ترین اما در عین حال خطرناک‌ترین خطاهای تجربی در تحقیقات زیست‌شناسی مولکولی است. محققان تمایل دارند داده‌هایی را که با فرضیه‌ها مطابقت ندارند نادیده بگیرند یا کم‌اهمیت جلوه دهند و فقط نتایج تجربی «موفق» را گزارش دهند، در نتیجه یک چشم‌انداز تحقیقاتی منطقی اما متضاد ایجاد می‌کنند. این همچنین یکی از رایج‌ترین اشتباهاتی است که افراد در کار تحقیقاتی علمی عملی مرتکب می‌شوند. آنها نتایج مورد انتظار را در ابتدای آزمایش از پیش تعیین می‌کنند و پس از اتمام آزمایش، فقط بر نتایج تجربی که انتظارات را برآورده می‌کنند تمرکز می‌کنند و مستقیماً نتایجی را که با انتظارات مطابقت ندارند به عنوان «خطاهای تجربی» یا «خطاهای عملیاتی» حذف می‌کنند. این فیلتر کردن گزینشی داده‌ها فقط منجر به نتایج نظری نادرست می‌شود. این فرآیند عمدتاً عمدی نیست، بلکه یک رفتار ناخودآگاه محققان است، اما اغلب منجر به عواقب جدی‌تری می‌شود. لینوس پائولینگ، برنده جایزه نوبل، زمانی معتقد بود که ویتامین C با دوز بالا می‌تواند سرطان را درمان کند و این دیدگاه را از طریق داده‌های تجربی اولیه «اثبات» کرد. اما آزمایش‌های بالینی گسترده بعدی نشان داده‌اند که این نتایج ناپایدار هستند و قابل تکرار نیستند. برخی آزمایش‌ها حتی نشان می‌دهند که ویتامین C ممکن است با درمان مرسوم تداخل داشته باشد. اما تا به امروز، هنوز تعداد زیادی از رسانه‌های خودی با استناد به داده‌های تجربی اولیه‌ی ناس بولینگ، نظریه‌ی به اصطلاح یک‌جانبه‌ی درمان سرطان با ویتامین C را ترویج می‌دهند که تأثیر زیادی بر درمان طبیعی بیماران سرطانی دارد.

بازگشت به روح تجربه‌گرایی و فراتر رفتن از آن

جوهره علم حیات، یک علم طبیعی مبتنی بر آزمایش است. آزمایش‌ها باید به عنوان ابزاری برای تأیید نظری مورد استفاده قرار گیرند، نه به عنوان یک هسته منطقی برای جایگزینی استنتاج نظری. ظهور خطاهای تجربی اغلب ناشی از ایمان کورکورانه محققان به داده‌های تجربی و تأمل ناکافی در مورد تفکر نظری و روش‌شناسی است.
آزمایش تنها معیار برای قضاوت در مورد صحت یک نظریه است، اما نمی‌تواند جایگزین تفکر نظری شود. پیشرفت تحقیقات علمی نه تنها به انباشت داده‌ها، بلکه به هدایت منطقی و منطق روشن نیز متکی است. در حوزه به سرعت در حال توسعه زیست‌شناسی مولکولی، تنها با بهبود مداوم دقت طراحی آزمایش، تجزیه و تحلیل سیستماتیک و تفکر انتقادی می‌توانیم از افتادن در دام تجربه‌گرایی اجتناب کنیم و به سمت بینش علمی واقعی حرکت کنیم.