Von wem lernt man das Forschen?

2. Dezember 2020 von Laborjournal

Was lernen Labor-Frischlinge überhaupt von ihren Profs oder Gruppenleitern? Experimentelles Handwerk wohl nur selten — dazu haben diese in aller Regel zu lange selbst nicht mehr am Labortisch gestanden.

Der Autor dieser Zeilen erinnert sich jedenfalls mit großem Amüsement an die Momente aus seiner eigenen Laborzeit, in denen „sein“ Prof plötzlich ins Labor schwebte — und fragte: „Ich hab‘ gerade etwas Zeit, kann ich bei irgendwas helfen?“ Jedes Mal zuckten wir dann kurz zusammen, um uns sogleich betont lässig zurückzulehnen: „Danke, aber ich mach‘ heut‘ eh nur Auswertung…“ — „Hm, ungünstig! Muss gleich runter in den Dunkelraum, und da ist schlecht zu zweit zu arbeiten….“ — „Ach, schade! Muss gerade zwei Stunden auf meine Proben warten…“ – …

Oh Mann, der Chef hat mal wieder selbst was versucht…

Oder es läuft so, wie kürzlich ein Bekannter berichtete: „Unser Chef nimmt sich jedes Jahr eine ganze Woche, um selbst zu experimentieren. Das ganze Labor liegt dann lahm, weil wir ihn um Himmels willen nicht alleine lassen können und ihm alles zeigen müssen. Und am Ende, wenn er wieder in sein Büro verschwindet, müssen wir das ganze Chaos aufräumen, das er hinterlassen hat.“

Das Experimentelle ist es also weniger, was die „Chefs“ den Frischlingen beibringen. Aber sicher doch alles andere, was praktische Wissenschaft ausmacht: Daten sauber analysieren, interpretieren und einordnen; die richtigen Fragen ableiten; Hypothesen entwickeln; Teststrategien entwerfen; die Notwendigkeit von richtigen Kontrollen und genügend Wiederholungen klarmachen;… Oder?

Offenbar nicht wirklich. US-Sozialwissenschaftler haben mit den ihnen eigenen Methoden vielmehr Folgendes festgestellt: Junge Doktorandinnen und Doktoranden lernen sämtliche (!) Fähigkeiten und Fertigkeiten der experimentellen wissenschaftlichen Arbeit vier- bis fünfmal besser, wenn sich Postdocs oder fortgeschrittene Prä-Docs um sie kümmern, als wenn die „Chefs“ sie direkt betreuen. Weshalb sie folgern, dass demnach in der Doktoranden-Ausbildung eine Art „Kaskaden-Modell“ am zielführendsten sei (PNAS 116 (42) 20910-16).

Womit Rolle und Bedeutung von Postdocs und Senior-Docs für den gesamten Wissenschaftsbetrieb nochmals deutlich aufgewertet werden.

Ralf Neumann

 

Wissenschaft zum Mitdenken — ein Experiment zum Public Outreach

18. November 2020 von Laborjournal

(Das Team von Science Bridge e.V. um den ehemaligen Kasseler Genetik-Professor und VBIO-Präsidenten Wolfgang Nellen hat ein ergebnisoffenes Forschungsprojekt zur Genom-Editierung via CRISPR-Cas entworfen, bei dem alle Interessierten in Echtzeit mitdenken und mitmachen können — und dabei idealerweise mitkriegen, wie Wissenschaft und Forschung wirklich funktionieren. Wolfgang Nellen hat uns gebeten, in unserer Leserschaft Werbung für das Mitmach-Projekt zu machen. Machen wir sehr gerne! So stellt er es selber vor:…)

 

Public Outreach, Bürger-Labore, Wissenschaftskommunikation, Citizen Science, Wissenschaftstransparenz — wie auch immer man es nennt, die Wissenschaft ist gefordert, mehr in die Öffentlichkeit zu gehen, verständlich (!) zu erklären und im besten Fall sogar Partizipation zu ermöglichen.

Wie auch andere versuchen wir von Science Bridge e.V. dafür neue Formate zu entwickeln. Dabei ist nicht immer leicht zu beurteilen, wie gut ein solcher Versuch gelingt — und schon gar nicht, Vorschläge zu bekommen, wie er sinnvoll optimiert werden kann. Wir wenden uns deshalb an die Leserinnen und Leser des Laborjournals für eine Art „Crowd-Peer-Review“. Sie können bei unserem unten folgenden Experiment selbst „mitspielen“, es jungen Studierenden empfehlen oder — noch besser — uns Ihre Meinung dazu sagen.

Und so sieht unser Mitmach-Projekt „Pauline und die Ausreißer“ aus:

Grundlagen

Wir haben vor Kurzem ein einfaches CRISPR-Cas Experiment für Schulen, für Praktika in den Bachelor-Studiengängen wie auch für die interessierte Öffentlichkeit entwickelt. Ausgangspunkt ist ein E.-coli-Stamm, der das lacZ-Gen auf einem Plasmid trägt und sich damit nach Zugabe von X-Gal blau anfärben lässt. Dieser Stamm wird mit einem weiteren Plasmid transformiert, das das Cas9-Gen, eine crRNA und eine tracrRNA codiert. Diesen Beitrag weiterlesen »

Wirklich nur kleine Lügen?

24. Juni 2020 von Laborjournal

Forschung sei stets auf der Suche nach Wahrheit, heißt es ein wenig pathetisch. Dennoch greifen Forscherinnen und Forscher gerne zu kleinen Lügen — vor allem dann, wenn sie ihre Paper schreiben. Denn wären sie immer und überall grundehrlich, müssten sie die „Storys“ ihrer Erkenntnisse in den allermeisten Fällen nach ähnlichem Muster erzählen wie im Folgenden dieser Pflanzenforscher hier:

„Eigentlich hatten wir den Verdacht, dass Substanz X die Entwicklung von Wurzelhaaren beeinflusst. Doch als wir sie testeten, passierte nix mit den Wurzelhaaren. Zum Glück fiel uns bei älteren Pflanzen jedoch auf, dass mit den Blättern irgendetwas nicht stimmte: Die Leitbündel waren etwas weniger stark verzweigt als normal. Aus der Literatur weiß man nun aus völlig anderen Zusammenhängen, dass Substanz X die Aktivität einiger Kinasen blockiert. Zugegeben, wir hatten X getestet, weil wir ursprünglich vermuteten, dass Kinasen eine Rolle bei der Wurzelhaarbildung spielen. Jetzt scheint dies aber eher bei der Leitbündel-Differenzierung der Fall zu sein. Was ja auch nicht schlecht ist, oder?“

Klar, dieses hypothetische Szenario würde so nie in einem Journal stehen. Dort würde man eher eine „Story“ nach dem folgenden — verkürzten — Schema lesen:    Diesen Beitrag weiterlesen »

Hypothesen im Herz

15. Januar 2020 von Laborjournal

Was ist wichtiger in der Forschung: Antworten zu finden oder die richtigen Fragen zu stellen? Viele favorisieren Letzteres, da sie Fragenstellen in einem Aufwasch sehen mit dem nach­fol­gen­den Formulieren testbarer Hypothesen. Und Hypothesen gelten ja schließlich als das Kernstück der Forschung schlechthin.

Hand auf’s Herz, wie oft sind Sie tatsächlich zu diesem Kern vorgestoßen? Wie oft haben Sie tatsächlich eine Hypothese formuliert?

Anhand dieser Frage lassen sich womöglich grob vier Klassen von Forscherinnen und Forschern einteilen:

1) Diejenigen, die erstmal gar keine Hypothesen aufstellen wollen. Stattdessen sammeln sie blind (sie selber sprechen lieber von vorurteilsfrei) Daten, einfach weil es technisch geht. Siehe etwa Metagenom-Projekte und Co. Standard-Spruch dieser Spezies: „Wir liefern Daten, aus denen man dann charakteristische Muster herauslesen kann — und mit denen kann man dann wiederum Hypothesen aufstellen.“ „Hypothesen-generierende Forschung“ nennt sie das Ganze dann.

2) Diejenigen, die sich an gängige Hypothesen dranhängen. Sie bestätigen hier ein Detail oder fügen dort eines hinzu, entwickeln kaum eigene Hypothesen, machen noch weniger Vorhersagen und testen am Ende praktisch gar nichts.

3) Diejenigen, die sich Hypothesen förmlich abringen. Diese erlauben sogar einige testbare Voraussagen, jedoch reicht dies gerade, um die eigene Forschung am Laufen zu halten. Deshalb werden sie eifersüchtig gehortet — und man bekommt sie erst nach vielen Tests glatt poliert im fertigen Paper präsentiert.

4) Diejenigen, die mehr gute Hypothesen samt testbarer Vorhersagen aufstellen, als sie selbst bearbeiten können — und diese daher auch mitteilen. Diese seltene Spezies beginnt dann auch mal einen Vortrag mit: „Hört zu, ich hab’ mir die Literatur zum Thema X angeschaut, darüber nachgedacht und ein paar vorläufige Experimente gemacht. Von daher scheint mir, dass die ganze Story so und so geht. Allerdings, sicher bin ich mir natürlich nicht — also lasst uns das mal gemeinsam durchdenken…“ Oder macht es wie der Zürcher Entwicklungsbiologe Konrad Basler, der vor einigen Jahren in der PLoS Biology-Rubrik „Unsolved Mysteries“ für alle Kollegen eine umfassende Arbeitshypothese zur Evolution des Hedgehog-Signalwegs samt einer ganzen Reihe abgeleiteter und testbarer Vorhersagen vorgestellt hat (Bd. 7(6): e1000146).

Keine Frage, sind es Momente wie die letzteren, in denen deutlich wird, dass das Hypothesen­aufstellen tatsächlich das Herzstück der Wissenschaft ausmacht.

Ralf Neumann

(Zeichnung: Peter Kapper)

 

Und plötzlich bist du exzellent…

31. Juli 2019 von Laborjournal

(Über 150 weitere „Abenteuer“ aus mehr als zwanzig Jahren „Forscher Ernst“ gibt’s hier.)

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Fehlermeldungen

29. Oktober 2018 von Laborjournal

(Im Zusammenhang mit den „Vertrackten Artefakten“ [siehe letzter Post unten] fiel uns ein, dass wir bereits vor knapp zwei Jahren das unten folgende Online-Editorial zu diesem Thema gebracht hatten. Allerdings ging es darin weniger um die beiden geschilderten Artefakte an sich, als vielmehr darum, wie unterschiedlich die Folgen für die Betroffenen sein können, wenn sie aus Unwissenheit darauf reinfallen…)

 

Aus Fehlern lernt man, heißt es. Doch gilt das auch in der Forschung? Hat der immer engere Wettbewerb um Stellen und Fördermittel nicht mittlerweile dafür gesorgt, dass das Forschungsgeschäft mit Fehlern ziemlich gnadenlos umgeht? Auch weil jede kleine Nachlässigkeit oder Schlamperei der wachsamen Kon­kurrenz potentielle und willkommene Angriffs­flä­chen bietet? Und wenn ja: Muss ein solcher „Geist“ nicht vor allem auf Kosten des wissenschaftlichen Nachwuchses gehen, der ja auch — vielleicht sogar gerade — durch Fehler lernen sollte?

Nehmen wir etwa den jungen Doktoranden M. Dieser versuchte vor einiger Zeit ein bestimmtes Membranprotein zu isolieren — und hatte offenbar Erfolg: Nach monatelanger „Putzerei“ präsentierte er in der entscheidenden Bahn des Proteingels eine Bande — und sonst keine. Chef und Doktorand zweifelten nicht: Das musste es sein. Zumal nach der heiligen Regel „n  3“ dieselbe Bande auch in den folgenden Wiederho­lun­gen zuverlässig übrig blieb.

Chef und Doktorand schrieben also ein Paper. Es wurde begutachtet und schließlich publiziert. Was dummerweise weder Doktorand noch Chef oder Gutachter wussten (letztere waren wohl schon zu lange „weg von der Bench“), fiel erfahrenen Proteinfärbern sofort auf: Die Bande entsprach exakt dem 68 kDa-Artefakt, das man oft nach Mercaptoethanol-Behandlung der Proteinprobe erhält.

Nur zwei Monate nach dessen Erscheinen zerpflückte Chefs Erzrivale das Paper in einer „Correspondence“ mit klarem Artefakt-Beweis. Frustriert und voller Scham schmiss M. seine Doktorarbeit hin.

Bei aller Härte am Ende doch gut für die Wissenschaft? Vielleicht.

Allerdings geht es auch ganz anders — wie das Beispiel der Doktorandin K. beweist, der einst ganz Ähnliches widerfuhr. Diese fiel auf ein Artefakt herein, das Ungeübten oft bei der Aufnahme neuronaler Signale mit Multielektrodenarrays droht. Und auch sie hatte ihre Ergebnisse frisch publiziert. Kurz darauf meldete sich einer der „Großkönige“ der neuronalen Ableitung telefonisch bei K.: „Gratuliere zum Paper. Allerdings scheint mir ein Schlüsselbefund nicht zu stimmen. Ich habe meinen Postdoc das Experiment nachmachen lassen — und er meint, Du hättest bei der Elektrodenmessung was vergessen…“

Sein Postdoc wiederum habe jedoch Wichtigeres zu tun, erklärte er weiter — weshalb es besser sei, wenn K. ihren Fehler selbst nachweisen würde. Anschließend weihte der Anrufer K. noch in einige weitere Geheimnisse und Fallstricke bei der Arbeit mit den entsprechenden Elektroden ein und skizzierte überdies noch, wie sie die „Richtigstellung“ seiner Meinung nach am geschicktesten angehen könne.

K. tat wie vorgeschlagen und veröffentlichte bald darauf die „Correction“ ihres eigenen Papers. Heute, über zwanzig Jahre später, gilt sie als herausragende Forscherin in ihrem Feld.

Wer weiß, so weit hätte M. womöglich auch kommen können…

Ralf Neumann

(Anmerkung: Die beiden Beispiele von K. und M. haben sich zwar nicht ganz genau so abgespielt, wie hier beschrieben — aber prinzipiell doch sehr ähnlich.)

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Etwas Schwund ist immer…

16. Mai 2017 von Laborjournal

(Eine typische Labor-Geschichte, erzählt von Valerie Labonté)

Nach längerer Abwesenheit im Labor rechnet man ja damit, dass manches nicht mehr an seinem Platz ist. Aber dass es gleich so schlimm kommen muss wie in diesem Beispiel…

Doktorandin Petra kommt nach einigen Wochen Schreibarbeit zu Hause wieder ins Labor, um für den nächsten Tag ein Experiment vorzubereiten, das ihr für das Paper noch fehlt. Das Vorhaben beginnt natürlich mit… Suchen! Ihre Pipetten sind auf andere Arbeitsplätze und in fremde Schubladen verteilt. Neben der Waage hat jemand eine Dauerpipette für alle eingerichtet — natürlich ist es eine von ihren. Also erstmal die Pipetten zusammensammeln, putzen und eichen.

Petra hat schon fast keine Lust mehr, aber sie muss ja nur vorbereiten heute. Nächste Aufgabe: Chemikalien zusammensuchen. Zwar gibt es diesen gut geordneten Chemikalienraum, doch hat jeder seine Stammchemikalien am Platz oder im Kühlfach gebunkert — oder wo es sonst gerade praktisch scheint. Normalerweise weiß man trotzdem, wo etwas zu finden ist — nur ist erstens Petras eigene Sammlung inzwischen geplündert, und sind zweitens diejenigen der Kollegen nicht mehr in dem selben Zustand wie vor Monaten.

Nach „Wo sind meine Pipetten?“ heißt also die zweite Laborrunde: „Wo sind meine Chemikalien?“. Zu allem Überfluss sind einige der nachbestellten Chemikalien inzwischen in anderen Flaschen als gewohnt gekommen, weshalb es noch länger dauert, bis Petra alles zusammengekratzt hat.

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Doktorarbeit netto

18. Juli 2016 von Laborjournal

Fast jeder Ex-Doktorand stellt sich irgendwann die Frage: „Wenn jedes Experiment, das in meiner Doktorarbeit steht, gleich genau so geklappt hätte — wie schnell hätte ich fertig sein können?“ Sicher spielt die Art der Arbeit und des experimentellen Systems eine entscheidende Rolle — aber am Ende ist wohl jeder zu dem Schluss gekommen: „Viiiiiel kürzer als die Jahre, die ich tatsächlich gebraucht habe.“

documweg

So rechnete uns beispielsweise kürzlich ein ehemaliger Doktorand in einer E-Mail vor, dass er mit „magischen Fingern“ netto gerade mal drei Monate für sämtliche Ergebnisse seiner Doktorarbeit hätte experimentieren müssen — inklusive zweimal Reproduzieren.

Natürlich hatte er aber keine „magischen Finger“, und so brauchte er tatsächlich knapp fünf Jahre. Zieht man noch drei Monate für’s Zusammenschreiben ab, kommt er damit bezüglich seiner Zeitinvestition auf eine „Erfolgsrate“ von grob fünf Prozent. So gesehen hätte er also nur etwa alle drei Wochen jeweils am richtigen Tag ins Labor kommen müssen. Sein Fazit daher: „Es sieht so aus, als ob in der experimentellen Forschung die Dinge gewöhnlich nicht funktionieren. Und es scheint, als wäre das ganz normal.“

Dass solche Rechnungen allerdings in der Realität nicht aufgehen, ist klar. Selbst der „Fünf-Prozent-Rechner“ von oben räumte ein, dass die anderen 95 Prozent für das Gesamtergebnis sicher auf andere Weise ebenso essentiell sind — auch wenn deren Resultate am Ende nicht in Doktorarbeit oder Paper stehen. Warum? Weil man Techniken erst lernen muss; weil einem zuweilen erst negative Resultate — oder gar Fehler — den richtigen Weg weisen; weil unzählige Vorversuche notwendig sind, um die optimalen Bedingungen für die experimentellen Systeme zu ermitteln; und und und…

So machte denn auch unser Ex-Doktorand am Ende seinen Frieden mit der realen Dauer seiner Dissertation. Und ergänzte versöhnlich: „Ein Experte ist man sowieso erst dann, wenn man jeden Fehler wenigstens einmal selbst gemacht hat.“

Foto: fotogestoeber – Fotolia.com

Purely observational and descriptive studies do not yield any clues to mechanisms and functions – Oh really?

15. April 2016 von Carsten T. Rees

Now this is an issue for our own owl — Read more from the ranting owl in this Lab Times article!

Our Own Owl

Print Your Own Microscope

15. April 2016 von Carsten T. Rees

parts of the Bowman microscopeLooking for a high performance microscope that’s small enough to slip under a fume hood or inside a biosafety cabinet? One so cheap to produce that it’s practically disposable? 3D printing can provide the answer. Richard Bowman’s research group at the NanoPhotonics Centre in Cambridge, UK, purchased their first 3D printer around three years ago. Read more and get your own resource code and assembly instructions from the Bowman’s group from this Lab Times article by Laura Jane Brooks.

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