От мечты к открытию: Как стать ученым
| Вид материала | Документы |
СодержаниеЯвление "групповой порчи" эксперимента, или "фактор клетки". Кумулятивная ошибка. Ошибочная методика. Ошибочная логика. |
- Ганс Селье. От мечты к открытию, 5951.77kb.
- Труды преподавателей уо «мгуп» за 35 лет, 490.68kb.
- Обращение Президента нпф сбербанка, 127.88kb.
- «Запорожье мое цветущее», 31.14kb.
- Час общения: до мечты нужно сделать всего один шаг. Цель, 28.83kb.
- Отечественное предпринимательство, 108.53kb.
- Когда сбываются мечты?, 117.13kb.
- Парки развлечения Америки!!!, 33.74kb.
- Конкурс макетов «Город моей мечты», 23.82kb.
- И. В. Вишев на пути к практическому бессмертию москва 2002 Человек может и должен стать, 4128.67kb.
Примером такого рода может служить открытие гормона --
антагониста инсулина -- глюкагона. Когда препараты инсулина
только появились, они имели тенденцию слегка повышать
содержание сахара в крови, прежде чем вызвать характерное его
падение. Это первоначальное возрастание приписывалось действию
инсулина до тех пор, пока не представилась возможность отделить
повышающий содержание сахара в крови фактор -- глюкагон от
снижающего -- инсулина. Стало очевидно, что в этих препаратах
инсулина именно глюкагон способствовал повышению содержания
сахара в крови, а сам инсулин выступал просто в качестве
маркера действия препаратов, вообще влияющих на содержание
сахара в крови.
Японскому ученому Ногучи38 удалось выделить спирохету у
больных лептоспирозной желтухой, после чего он заключил, что
желтую лихорадку вызывали спирохеты. Эта легко объяснимая
ошибка существенно задержала изучение желтой лихорадки и в силу
традиционного для японцев понимания чести привела Ногучи к
самоубийству [Беверидж, 2].
Джон Хантер39 заразил себя гонореей, с тем чтобы
установить, отличается ли эта болезнь от сифилиса. К несчастью,
использованный им для самозаражения материал содержал
возбудители сифилиса. В результате он заболел и той и другой
болезнями одновременно, из чего извлек ложное убеждение
(господствовавшее в течение долгого времени), что обе они суть
одно и то же [Беверидж, 21].
Я до сих пор помню ту растерянность, которая охватила
меня, когда я впервые посмотрел через микроскоп на препарат
селезенки. Я не мог разглядеть ничего из того, что должен был
увидеть. Со слов профессора мне были прекрасно известны
различные структурные элементы, образующие человеческую
селезенку, но видел я миллионы крохотных синих и красных точек,
в полном беспорядке перемешанных между собой. Дело в том, что
в, селезенке так много белых и красных клеток крови и они
настолько рассредоточены в ней, что разглядеть во всем этом
имеющийся порядок довольно трудно. Упорядоченность организации
соединительной ткани и сосудов спрятана от неопытного глаза.
Единственным средством, которое может помочь "прозреть",
похоже, является практика, практика и еще раз практика...
ЯВЛЕНИЕ "ГРУППОВОЙ ПОРЧИ" ЭКСПЕРИМЕНТА, ИЛИ "ФАКТОР КЛЕТКИ".
Эту чрезвычайно распространенную ошибку, которую допускают
медики-исследователи, можно проиллюстрировать на следующем
примере.
Каждая из пяти групп животных подвергается различному
воздействию, но только в одной из них в исследуемом органе --
"мишени" -- наблюдается заметное изменение. Причем в этой
группе данное изменение имеет место у каждого отдельного
животного, и не может быть никаких сомнений относительно
статистической значимости различий между этой группой и всеми
остальными. При таких обстоятельствах экспериментатор скорее
всего заключит, что причиной изменения является именно то
воздействие, которому подвергалась эта Группа. ОДНАКО это
серьезное заблуждение, ибо наблюдаемое изменение могло быть
вызвано другим фактором.
Заблуждения такого типа чрезвычайно распространены, до их,
как правило, трудно обнаружить. Например, при использовании в
эксперименте небольших подопытных животных (крыс, мышей) обычно
вся группа, подвергающаяся одному и тому же воздействию,
содержится вместе; следовательно, вероятность влияния на них
"фактора клетки", то есть чего-то такого, что свойственно той
клетке, в которую они помещены, довольно высока. Так, от одного
животного ко всем другим может передаться какая-либо инфекция.
Одна особенно агрессивная особь может передраться с соседями по
клетке и помешать их хорошему самочувствию и питанию. Может
оказаться неисправной бутылочка с водой. Металлическая решетка,
которая служит полом в большинстве обычных клеток, может
проржаветь и вызвать травматические повреждения животных, что
будет ошибочно приписываться экспериментальному воздействию.
Животным, содержащимся в одной клетке, по халатности могут
сделать не ту инъекцию и т. д.
Возможность подобной .ошибки настолько очевидна, что
читатели, быть может, сочтут ее обсуждение излишним. И все же
мне хотелось бы отметить (а молодые, исследователи могут
извлечь из этого пользу для себя), что при всем моем опыте
редко выдается хотя бы месяц, когда я не был бы одурачен этой
зловредной ловушкой в том или ином ее проявлении. По счастью, я
прибегаю к самым тщательным мерам предосторожности, дабы быть
уверенным, что подобные источники ошибок удастся обнаружить еще
до того, как полученные результаты будут восприняты в качестве
следствия проведенных экспериментов. Явные различия обладают
достоверной значимостью, но они не обусловлены ни одним из
факторов, перечисленных в условиях эксперимента.
Чтобы избежать такого рода ошибок, экспериментатору всегда
необходимо лично наблюдать за подопытными животными. Кроме
того, каждый опыт по мере возможности должен повторяться
несколько раз -- хотя бы на маленькой группе животных. С
математической точки зрения группа из тридцати крыс,
одновременно подвергавшаяся какому-либо воздействию,-- это то
же самое, что и шесть групп по пять крыс, на которых в разное
время проводился такой же эксперимент. Истинно же биологическая
значимость второго варианта эксперимента неизмеримо выше.
Маловероятно, чтобы при одном и том же воздействии, которому
подвергались крысы, содержавшиеся в разных клетках и
наблюдавшиеся в разное время, шесть раз подряд была совершена
какая-либо из вышеупомянутых случайных ошибок.
Трудноуловимыми источниками ошибок могут оказаться не
только клетки для животных, но и моральный климат в
лаборатории, и привычки лаборантов. У меня выработалась такая
боязнь "групповой порчи эксперимента", что я совершенно
идентичным образом оборудовал два этажа нашего института с тем,
чтобы каждый эксперимент мог быть повторен с участием двух
совершенно различных групп сотрудников, работающих в разных
местах. С тех пор как мы сделали обязательным такое
дублирование, мы с удивлением заметили, насколько часто в двух
экспериментах, выполненных совершенно аналогичным образом и с
величайшим тщанием, получаются тем не менее различные
результаты.
Разумеется, существует множество других причин, которые не
дают нам забывать правило: подействовать может совсем не то,
чем вы воздействовали. К примеру, введенное соединение в
результате обменных процессов может измениться по своему
составу, так что наблюдаемые эффекты в действительности
вызываются уже другим веществом (эксперименты с МАД, описанные
ранее). Инъекция какого-то препарата нередко вызывает
значительное местное раздражение и подкожное воспаление, так
что изменения в соответствующем органе вполне могут возникать в
результате этого местного повреждения, а не из-за
специфического фармакологического свойства введенного вами
препарата.
Тем, кто сомневается, что опытный экспериментатор может
стать жертвой столь очевидных ловушек, советую просмотреть
обширную литературу за последние несколько лет по изучению на
крысах противовоспалительных препаратов. Мы весьма тщательно
проделали эту работу и повторили многие из опубликованных
экспериментов, применяя различные популярные у исследователей
препараты этого класса. Результаты получились совершенно
неожиданные.
В большинстве из опубликованных работ применялись три
стандартные методики ("анафилактоидное воспаление", вызываемое
яичным белком или декстраном, "формалиновый артрит" и
"гранулемная сумка"), разработанные в нашем институте в
качестве индикаторов воспаления.
Испытываемые противовоспалительные препараты вводились
подкожно. Весьма любопытно, что большие лозы этих препаратов
чаще всего были токсичными или оказывали сильное местное
раздражающее действие на соединительную ткань, вызывая обширное
местное повреждение с последующим системным стрессом. Правда,
все эти испытания продолжались сравнительно недолго, поэтому
некротизированная ткань в образовавшихся абсцессах не выходила
наружу. Вот почему повреждение ткани легко может пройти
незамеченным. Тем не менее, повреждение ткани бывает настолько
обширным, что наступающий вследствие этого сильный стресс (шок)
может подавить воспаление на определенном расстоянии от места
инъекции, причем даже у адреналэктомированных животных.
Это не означает, конечно, что применявшиеся препараты не
являются противовоспалительными -- некоторые из них, без
сомнения, обладают этим свойством, однако из-за использованной
методики проведения эксперимента его не удалось выявить, так
как противоположное свойство препарата маскировалось куда более
сильным эффектом системного стресса. Здесь опять-таки
наблюдаемое изменение вызывалось не данным исследуемым агентом,
а вторичным побочным действием такого фактора, как конкретный
способ осуществления подкожной инъекции.
КУМУЛЯТИВНАЯ ОШИБКА.
Как правило, чем меньше "промежуточных станций" между
агентом и "мишенью", тем более определенным получается
результат и тем легче его воспроизвести. Из этого правила,
однако, имеется много исключений. Но следует иметь в виду, что
биологическая "цепная реакция" может быть остановлена, если на
ее пути (и прежде всего--в любом из особо "уязвимых" звеньев
"цепочки") возникнут помехи.
Самые четкие результаты обычно получаются при прямом
действии агента на "мишень". К примеру, стимуляция петушиного
гребня путем местного применения тестостерона--самый надежный
способ возбудить рост этого образования даже у больной или
искалеченной в результате удаления различных органов птицы.
Петушиный гребень растет также после инъекций тестостерона в
другие части тела, но для этого требуются большие дозы, к тому
же такой реакции на тестостерон могут помешать присутствующие в
организме антагонистические гормоны. Подобным же образом
усиливают рост петушиного гребня стимулирующие функцию половых
желез гормоны гипофиза, но их эффект еще более опосредован и,
следовательно, еще менее устойчив. Гормоны гипофиза могут
действовать только за счет стимуляции выделения семенниками
тестостерона; любое серьезное нарушение деятельности этой
железы -- в особенности кастрация -- блокирует действие
гормонов.
Кумулятивные ошибки влияют не только на передачу стимулов
в организме, но также и на убедительность сложных рассуждений,
поскольку исключения из постулированного правила могут
оказывать воздействие на каждое звено мыслительной цепочки.
Например, не так уж велика опасность того, что окажется
некорректным утверждение: "Удаление паращитовидных желез
вызывает судороги ввиду недостаточности гормона паращитовидных
желез". В то же время наличие целого ряда исключений может
отрицательным образом повлиять на достоверность вывода, если мы
скажем: "Удаление паращитовидных желез вызывает судороги,
потому что в отсутствие гормона паращитовидной железы
содержание кальция в крови падает, а в отсутствие кальция
некоторые ферменты, необходимые для мышечных сокращений, не в
состоянии осуществлять свои функции должным образом". Удаление
паращитовидных желез действительно вызывает падение содержания
кальция в крови, но при этом также увеличивается уровень
фосфатов и происходит множество других изменений в протекании
обменных процессов, а они могут повлиять на мышечные
сокращения. Хотя ферменты играют важную роль в судорожных
мышечных сокращениях, но в этом участвуют также и другие
факторы, кроме того, расстройство нервной системы тоже, по всей
вероятности, оказывает влияние на судороги, вызванные удалением
паращитовидных желез. Поскольку искажения, вызванные
исключениями, которые могут встретиться в любом звене сложной
мыслительной цепочки, проявляют тенденцию к накоплению, то в
биологии развернутые диалектические рассуждения редко
представляют собой большую ценность. Самая простая теория,
которая может объяснить то или иное явление,-- это и есть самая
лучшая теория, даже если она не берется объяснить все.
ОШИБОЧНАЯ МЕТОДИКА.
Ошибки в планировании или процедуре проведения
эксперимента играют определенную роль почти в каждом
заблуждении, но здесь не место для обсуждения чисто технических
аспектов методологии. Достаточно будет двух примеров, чтобы
пояснить, каким образом скрытые простые ошибки в методике могут
привести к путанице в интерпретации результатов. В первых
работах, описывающих результаты исследований надпочечников,
были в изобилии представлены противоречащие друг другу данные о
значении этих желез для разнообразных жизненных функций.
Находились исследователи, которые даже утверждали, что для
некоторых биологических видов надпочечники не так уж
необходимы. Выяснилось, что у определенных разновидностей крыс
и кроликов имеются маленькие дополнительные надпочечники,
расположенные в самых различных и непредсказуемых местах в
брюшине, в том числе и достаточно далеко от двух обычных желез.
Если удалены только эти последние, то дополнительные железы
гипертрофируются и обеспечивают нормальную жизнедеятельность
организма.
Неполное удаление нормальных надпочечников свидетельствует
просто о плохой технике экспериментальной работы, но если вам
не удалось удалить едва различимый вспомогательный надпочечник,
который может располагаться практически в любом месте брюшной
полости,-- это неизбежно приведет к ошибке, которая останется
незамеченной даже при вскрытии. Значит, необходимо выбирать
такие разновидности подопытных животных, у которых
дополнительных надпочечников нет.
Один незабываемый казус в моей собственной работе был
связан с технической ошибкой, обнаружить которую, несмотря на
ее примитивность, оказалось не так просто. Несколько лет назад,
докладывая о противовоспалительных гормонах перед очень большой
аудиторией на Международном терапевтическом конгрессе в Риме, я
упомянул методику "гранулемной сумки", разработанную мной для
количественного исследования воспалений. Напомню вкратце ее
суть. Крысе под кожу вводится немного воздуха, а затем
образовавшаяся воздушная сумка заполняется вызывающим
воспаление веществом, например однопроцентным раствором
кретонового масла в оливковом масле. Раздражитель, войдя в
контакт с состоящей из соединительной ткани стенкой воздушной
сумки, вызывает воспаление, причем жидкие и твердые продукты
воспалительного процесса могут быть количественно определены в
строго воспроизводимых условиях. Воспалительная жидкость
(экссудат) накапливается в полости, объем которой можно
измерить, а твердая воспалительная тканевая преграда
(гранулема), образующаяся из соединительной ткани стенки сумки,
может быть взвешена.
Я с большой тщательностью разъяснил преимущества этого
теста. Последовавшая за этим дискуссия открылась весьма
лаконичным замечанием одного специалиста, заявившего, что, в
точности повторив мои эксперименты, как я описал их, он
убедился в бесполезности этого теста.
Как только вводится кротоновое масло, утверждал он, кожа
просто разрушается вследствие некроза, так что жидкость выходит
наружу и сумка становится инфицированной.
На таких больших собраниях дискуссии уделяется очень мало
времени, так что мне необходимо было как можно быстрее
продумать возможные варианты ошибок, которые мог допустить мой
оппонент; эффект, который его замечание произвело на аудиторию,
был весьма впечатляющим. Я спросил, с каким видом крыс он
работал, сколько кротонового масла он им вводил, было ли оно
растворено в однопроцентном отношении и так далее. Он с
некоторым раздражением заверил меня, что внимательно читал мои
работы и во всем досконально следовал моим предписаниям.
Отведенное для дискуссии время подходило к концу, и я уже
был близок к тому, чтобы сдаться, когда в отчаянии задал еще
один, последний вопрос, какого рода масло он применял в
качестве растворителя. Не обладало ли оно какими-то особо
раздражающими свойствами? "О нет,-- ответил он,-- как раз
наоборот! Дабы быть уверенным, что растворитель не будет
оказывать раздражающего действия, я просто смешал кротоновое
масло с водой". Теперь все стало ясно. Дело в том, что
кротоновое масло не растворяется в воде, а просто плавает на ее
поверхности, поэтому кожа крысы вошла в контакт с
концентрированным кротоновым маслом. Кроме того, в отличие от
оливкового масла вода почти сразу же абсорбируется из места
инъекции, так что в сумке не остается ничего, кроме
концентрированного кротонового масла. Неудивительно, что кожа
разрушилась! Данное объяснение вызволило меня из чрезвычайно
затруднительного положения, но, должен признаться, мне никогда
бы не пришло в голову спросить, не использовалась ли вода в
качестве "растворителя" для не растворяющегося в воде
кротонового масла. Ошибка в методике была вскрыта лишь
случайно.
Подобные случаи, как и многочисленные примеры,
упоминавшиеся на предыдущих страницах, показывают, что в
реальной практике простые оплошности, вызванные рассеянностью,
небрежностью или недостатком опыта, гораздо более
распространены и опасны, нежели логические ошибки, возникающие
из-за недостатка интеллекта или незнания фундаментальных
законов мышления. Нет нужды доказывать, что всем следует знать
о нерастворимости кротонового масла в воде; моему критику это
было известно так же хорошо, как и мне. Но факт остается
фактом: он не посчитал это сколько-нибудь существенным
обстоятельством.
ОШИБОЧНАЯ ЛОГИКА.
Когда я был мальчишкой, на меня произвело сильное
впечатление знакомство с парадоксами Зенона, греческого
философа, который считается отцом диалектического метода
мышления. Наиболее известным примером умственной акробатики,
способным любого поставить в тупик, является его знаменитая
апория "Ахиллес и черепаха". Суть ее сводится к состязанию в
беге: если черепаха стартует первой, Ахиллес никогда не сможет
ее догнать, ибо, пока он покрывает расстояние от места старта
до того места, где в тот момент находилась черепаха, та
успевает переместиться на некоторое расстояние, и пока Ахиллес
его преодолеет, она уйдет еще вперед, и так далее до
бесконечности. Следовательно, Ахиллес никогда не нагонит
черепаху.
Теперь я должен сделать два признания: 1) в мою бытность
ребенком я не сумел самостоятельно обнаружить ошибку в этом
рассуждении; 2) вспомнив вчера эту историю, я опять не смог
найти в ней ошибку. Правда, впервые услышав ее, я сразу же
понял объяснение учителя. По-видимому, в данном отношении я не
поглупел, так как, подглядев вчера аналогичное объяснение в
книге, я опять его понял. Ошибка здесь кроется в путанице между
"бесконечностью" возможных делений на части конечного
расстояния, как утверждается в логической посылке, и той
"бесконечностью", о которой говорится в логическом выводе, тоже
связанном с этим расстоянием. По существу, это просто
семантическая ловушка.
Должен также признаться, что профессиональному ученому в
какой-то степени унизительно осознавать, что он не в состоянии
найти ошибку в рассуждении, которое во всем мире используется в
качестве обязательного и стандартного умственного упражнения
для школьников. Но я люблю учиться на своих ошибках и поэтому
попытался проанализировать возможные причины своего фиаско.
Даже после того как мне объяснили ошибку и я ее понял, я
не был удовлетворен решением. Зенон был великим философом, а
все-таки не смог обнаружить ошибку в своем парадоксе. И у меня
есть тайное подозрение, что мой школьный учитель тоже не сам ее
нашел. Разумеется, какой-то профессиональный философ все-таки
отыскал решение, иначе откуда оно попало в книгу? Мне