Empiiriliste väärarusaamade uurimine teadusuuringutes

Eluteadus on loodusteadus, mis põhineb katsetel. Viimase sajandi jooksul on teadlased eksperimentaalsete meetodite abil paljastanud elu põhiseadused, nagu DNA kaksikheeliksi struktuur, geenide regulatsiooni mehhanismid, valkude funktsioonid ja isegi rakulised signaaliülekandeteed. Kuid just seetõttu, et eluteadused tuginevad suuresti katsetele, on uuringutes lihtne tekitada ka „empiirilisi vigu“ – empiiriliste andmete liigne toetumine või väärkasutamine, ignoreerides samal ajal teoreetilise konstruktsiooni vajalikkust, metodoloogilisi piiranguid ja ranget arutluskäiku. Täna uurime koos mitmeid levinud empiirilisi vigu eluteaduste uuringutes:

Andmed on tõde: eksperimentaalsete tulemuste absoluutne mõistmine

Molekulaarbioloogia uuringutes peetakse eksperimentaalseid andmeid sageli „raudkindlaks tõendiks“. Paljud teadlased kipuvad eksperimentaalseid tulemusi otse teoreetilisteks järeldusteks muutma. Eksperimentaalseid tulemusi mõjutavad aga sageli mitmesugused tegurid, näiteks katsetingimused, proovi puhtus, detekteerimise tundlikkus ja tehnilised vead. Kõige levinum on positiivne saastumine fluorestsentskvantitatiivses PCR-is. Piiratud ruumi ja katsetingimuste tõttu enamikus uurimislaborites on PCR-produktide aerosoolsaastumine lihtne. See viib sageli selleni, et saastunud proovidel on järgneva fluorestsentskvantitatiivse PCR-i ajal palju madalamad Ct-väärtused kui tegelik olukord. Kui analüüsiks kasutatakse valesid eksperimentaalseid tulemusi ilma diskrimineerimiseta, viib see ainult ekslike järeldusteni. 20. sajandi alguses avastasid teadlased katsete abil, et raku tuum sisaldab suures koguses valke, samas kui DNA komponent on üksik ja näib omavat „vähese infosisaldusega“. Seega jõudsid paljud järeldusele, et „geneetiline teave peab valkudes eksisteerima“. See oli tõepoolest „mõistlik järeldus“, mis põhines tolleaegsel kogemusel. Alles 1944. aastal viis Oswald Avery läbi rea täppiskatseid, mis tõestasid esmakordselt, et DNA, mitte valgud, on tõeline pärandikandja. Seda tuntakse molekulaarbioloogia lähtepunktina. See näitab ka seda, et kuigi eluteadus on katsetel põhinev loodusteadus, piiravad konkreetseid katseid sageli mitmed tegurid, näiteks eksperimentaalne disain ja tehnilised vahendid. Ainult eksperimentaalsetele tulemustele lootmine ilma loogilise deduktsioonita võib teadusuuringuid kergesti eksiteele viia.

Üldistamine: lokaalsete andmete üldistamine universaalseteks mustriteks

Elu nähtuste keerukus määrab, et üks eksperimentaalne tulemus peegeldab sageli ainult olukorda konkreetses kontekstis. Kuid paljud teadlased kipuvad rakuliinis, mudelorganismis või isegi proovide või katsete komplektis täheldatud nähtusi üldistama kogu inimesele või muule liigile. Laboris kuuldud ütlus on: „Eelmine kord läks mul hästi, aga seekord ei õnnestunud.“ See on kõige levinum näide lokaalsete andmete käsitlemisest universaalse mustrina. Korduvate katsete tegemisel mitme eri partiidest pärit proovipartiiga on selline olukord kalduvus tekkima. Teadlased võivad arvata, et nad on avastanud mingi „universaalse reegli“, kuid tegelikkuses on see vaid illusioon erinevatest katsetingimustest, mis on andmetele peale kantud. Seda tüüpi „tehniline valepositiivne“ oli varases geenikiibiuuringus väga levinud ja nüüd esineb seda aeg-ajalt ka suure läbilaskevõimega tehnoloogiates, näiteks üherakulise sekveneerimise puhul.

Valikuline aruandlus: ainult ootustele vastavate andmete esitamine

Valikuline andmete esitamine on molekulaarbioloogia uuringutes üks levinumaid, aga ka ohtlikumaid empiirilisi vigu. Teadlased kipuvad ignoreerima või vähendama andmeid, mis ei vasta hüpoteesidele, ja esitama ainult „edukaid“ eksperimentaalseid tulemusi, luues seeläbi loogiliselt järjepideva, kuid vastuolulise uurimismaastiku. See on ka üks levinumaid vigu, mida inimesed praktilises teadustöös teevad. Nad määravad katse alguses oodatavad tulemused ja pärast katse lõppu keskenduvad nad ainult ootustele vastavatele eksperimentaalsetele tulemustele ning välistavad ootustele mittevastavad tulemused otse „eksperimentaalsete vigade“ või „operatiivsete vigadena“. See valikuline andmete filtreerimine viib ainult valede teoreetiliste tulemusteni. See protsess ei ole enamasti tahtlik, vaid teadlaste alateadlik käitumine, kuid viib sageli tõsisemate tagajärgedeni. Nobeli preemia laureaat Linus Pauling uskus kunagi, et suurtes annustes C-vitamiin võib ravida vähki ja „tõestas“ seda seisukohta varajaste eksperimentaalsete andmete abil. Kuid hilisemad ulatuslikud kliinilised uuringud on näidanud, et need tulemused on ebastabiilsed ja neid ei saa korrata. Mõned katsed näitavad isegi, et C-vitamiin võib häirida tavapärast ravi. Kuid tänaseni on endiselt suur hulk isemeedia väljaandeid, mis tsiteerivad Nas Bowlingi algseid eksperimentaalseid andmeid, et propageerida nn ühekülgset Vc-ravi teooriat vähi korral, mõjutades oluliselt vähihaigete tavapärast ravi.

Empiirika vaimu juurde naasmine ja sellest ülesaamine

Eluteaduse olemus on loodusteadus, mis põhineb katsetel. Katseid tuleks kasutada teoreetilise kontrolli vahendina, mitte teoreetilise deduktsiooni loogilise tuumana. Empiiriliste vigade teke tuleneb sageli teadlaste pimedast usust eksperimentaalsetesse andmetesse ja ebapiisavast teoreetilise mõtlemise ja metoodika üle järelemõtlemisest.
Eksperiment on ainus kriteerium teooria autentsuse hindamiseks, kuid see ei saa asendada teoreetilist mõtlemist. Teadusuuringute edenemine ei tugine ainult andmete kogumisele, vaid ka ratsionaalsele juhtimisele ja selgele loogikale. Molekulaarbioloogia kiiresti arenevas valdkonnas saame ainult eksperimentaalse disaini ranguse, süstemaatilise analüüsi ja kriitilise mõtlemise pideva täiustamise abil vältida empiirika lõksu langemist ja liikuda tõelise teadusliku arusaama poole.