Khám phá những quan niệm sai lầm trong nghiên cứu khoa học

Khoa học sự sống là một ngành khoa học tự nhiên dựa trên thực nghiệm. Trong thế kỷ qua, các nhà khoa học đã khám phá ra những quy luật cơ bản của sự sống, chẳng hạn như cấu trúc xoắn kép của DNA, cơ chế điều hòa gen, chức năng protein, và thậm chí cả các con đường truyền tín hiệu tế bào, thông qua các phương pháp thực nghiệm. Tuy nhiên, chính vì khoa học sự sống phụ thuộc rất nhiều vào thực nghiệm, nên cũng dễ dàng nảy sinh “sai sót thực nghiệm” trong nghiên cứu – việc quá phụ thuộc hoặc lạm dụng dữ liệu thực nghiệm, trong khi bỏ qua sự cần thiết của việc xây dựng lý thuyết, những hạn chế về phương pháp luận và lập luận chặt chẽ. Hôm nay, chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu một số sai sót thực nghiệm thường gặp trong nghiên cứu khoa học sự sống:

Dữ liệu là sự thật: Hiểu biết tuyệt đối về kết quả thực nghiệm

Trong nghiên cứu sinh học phân tử, dữ liệu thực nghiệm thường được coi là 'bằng chứng chắc chắn'. Nhiều nhà nghiên cứu có xu hướng nâng cao trực tiếp kết quả thực nghiệm thành kết luận lý thuyết. Tuy nhiên, kết quả thực nghiệm thường bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như điều kiện thực nghiệm, độ tinh khiết của mẫu, độ nhạy phát hiện và lỗi kỹ thuật. Phổ biến nhất là nhiễm bẩn dương tính trong PCR định lượng huỳnh quang. Do không gian và điều kiện thực nghiệm hạn chế ở hầu hết các phòng thí nghiệm nghiên cứu, rất dễ gây ra nhiễm bẩn khí dung vào sản phẩm PCR. Điều này thường dẫn đến các mẫu bị nhiễm bẩn có giá trị Ct thấp hơn nhiều so với tình hình thực tế trong quá trình PCR định lượng huỳnh quang tiếp theo. Nếu sử dụng kết quả thực nghiệm không chính xác để phân tích mà không có sự phân biệt, nó sẽ chỉ dẫn đến kết luận sai lầm. Vào đầu thế kỷ 20, các nhà khoa học đã phát hiện ra thông qua các thí nghiệm rằng nhân tế bào chứa một lượng lớn protein, trong khi thành phần DNA là đơn lẻ và dường như có "ít thông tin". Vì vậy, nhiều người đã kết luận rằng "thông tin di truyền phải tồn tại trong protein". Đây thực sự là một "suy luận hợp lý" dựa trên kinh nghiệm vào thời điểm đó. Phải đến năm 1944, Oswald Avery mới thực hiện một loạt các thí nghiệm chính xác và lần đầu tiên chứng minh rằng DNA, chứ không phải protein, mới là vật mang gen di truyền thực sự. Đây được coi là điểm khởi đầu của sinh học phân tử. Điều này cũng chỉ ra rằng mặc dù khoa học sự sống là một khoa học tự nhiên dựa trên các thí nghiệm, nhưng các thí nghiệm cụ thể thường bị giới hạn bởi một loạt các yếu tố như thiết kế thí nghiệm và phương tiện kỹ thuật. Việc chỉ dựa vào kết quả thí nghiệm mà không có suy luận logic có thể dễ dàng dẫn đến sai lầm trong nghiên cứu khoa học.

Tổng quát hóa: tổng quát hóa dữ liệu cục bộ thành các mẫu chung

Sự phức tạp của các hiện tượng sống quyết định rằng một kết quả thí nghiệm đơn lẻ thường chỉ phản ánh tình huống trong một bối cảnh cụ thể. Nhưng nhiều nhà nghiên cứu có xu hướng khái quát hóa vội vàng các hiện tượng quan sát được trong một dòng tế bào, sinh vật mô hình hoặc thậm chí một tập hợp các mẫu hoặc thí nghiệm cho toàn bộ con người hoặc các loài khác. Một câu nói phổ biến được nghe trong phòng thí nghiệm là: 'Lần trước tôi đã làm tốt, nhưng lần này tôi không thể làm được.' Đây là ví dụ phổ biến nhất về việc coi dữ liệu cục bộ như một mô hình phổ quát. Khi tiến hành các thí nghiệm lặp lại với nhiều lô mẫu từ các lô khác nhau, tình huống này dễ xảy ra. Các nhà nghiên cứu có thể nghĩ rằng họ đã khám phá ra một số "quy tắc phổ quát", nhưng trên thực tế, đó chỉ là ảo tưởng về các điều kiện thí nghiệm khác nhau được chồng lên dữ liệu. Loại 'dương tính giả kỹ thuật' này rất phổ biến trong nghiên cứu chip gen ban đầu và hiện nay đôi khi cũng xảy ra trong các công nghệ thông lượng cao như giải trình tự tế bào đơn.

Báo cáo có chọn lọc: chỉ trình bày dữ liệu đáp ứng được kỳ vọng

Trình bày dữ liệu chọn lọc là một trong những sai lầm thực nghiệm phổ biến nhất nhưng cũng nguy hiểm nhất trong nghiên cứu sinh học phân tử. Các nhà nghiên cứu có xu hướng bỏ qua hoặc xem nhẹ dữ liệu không phù hợp với giả thuyết, và chỉ báo cáo kết quả thực nghiệm "thành công", do đó tạo ra một bối cảnh nghiên cứu nhất quán về mặt logic nhưng lại trái ngược nhau. Đây cũng là một trong những sai lầm phổ biến nhất mà mọi người mắc phải trong công việc nghiên cứu khoa học thực tiễn. Họ đặt trước kết quả mong đợi ngay từ đầu thí nghiệm, và sau khi thí nghiệm hoàn tất, họ chỉ tập trung vào những kết quả thực nghiệm đáp ứng được kỳ vọng, và trực tiếp loại bỏ những kết quả không phù hợp với kỳ vọng, coi đó là "lỗi thực nghiệm" hoặc "lỗi vận hành". Việc lọc dữ liệu chọn lọc này sẽ chỉ dẫn đến kết quả lý thuyết không chính xác. Quá trình này phần lớn không phải là cố ý, mà là một hành vi tiềm thức của các nhà nghiên cứu, nhưng thường dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng hơn. Nhà khoa học đoạt giải Nobel Linus Pauling từng tin rằng vitamin C liều cao có thể điều trị ung thư và đã "chứng minh" quan điểm này thông qua dữ liệu thực nghiệm ban đầu. Tuy nhiên, các thử nghiệm lâm sàng mở rộng sau đó đã chỉ ra rằng những kết quả này không ổn định và không thể được lặp lại. Một số thí nghiệm thậm chí còn cho thấy vitamin C có thể ảnh hưởng đến phương pháp điều trị thông thường. Nhưng cho đến ngày nay, vẫn còn rất nhiều cơ quan truyền thông tự trích dẫn dữ liệu thực nghiệm ban đầu của Nas Bowling để quảng bá cho cái gọi là lý thuyết một chiều về phương pháp điều trị ung thư bằng Vc, ảnh hưởng rất lớn đến phương pháp điều trị thông thường cho bệnh nhân ung thư.

Trở lại tinh thần của chủ nghĩa kinh nghiệm và vượt qua nó

Bản chất của khoa học sự sống là một khoa học tự nhiên dựa trên thực nghiệm. Thí nghiệm nên được sử dụng như một công cụ để kiểm chứng lý thuyết, chứ không phải là cốt lõi logic để thay thế suy luận lý thuyết. Sự xuất hiện của các sai sót thực nghiệm thường bắt nguồn từ niềm tin mù quáng của các nhà nghiên cứu vào dữ liệu thực nghiệm và sự thiếu cân nhắc về tư duy lý thuyết và phương pháp luận.
Thực nghiệm là tiêu chí duy nhất để đánh giá tính xác thực của một lý thuyết, nhưng nó không thể thay thế tư duy lý thuyết. Sự tiến bộ của nghiên cứu khoa học không chỉ dựa vào sự tích lũy dữ liệu mà còn dựa vào sự định hướng hợp lý và logic rõ ràng. Trong lĩnh vực sinh học phân tử đang phát triển nhanh chóng, chỉ bằng cách liên tục cải thiện tính nghiêm ngặt của thiết kế thực nghiệm, phân tích hệ thống và tư duy phản biện, chúng ta mới có thể tránh rơi vào bẫy của chủ nghĩa thực nghiệm và hướng tới những hiểu biết khoa học đích thực.