Mit Hilfe zur Hypothese

7. Oktober 2020 von Laborjournal

Albert Einstein sagte einmal: „Prinzipiell ist es falsch, wenn man versucht, eine Theorie allein auf beobachtbaren Quantitäten zu begründen. In Wirklichkeit geschieht das Gegenteil: Es ist die Theorie, die festlegt, was wir beobachten können.“

Sicherlich haben Sprüche wie diese mit dazu beigetragen, dass die reine Beschreibung von Beobachtungen — sofern sie keine Funktionsmechanismen oder Hypothesen mitliefern — gerne geringschätzig als „deskriptive Forschung“ abgekanzelt wird. Wie oft wurden (und werden) Anträge oder Artikel mit genau diesem Argument abgelehnt. Als ob deskriptive Forschung lediglich Forschung zweiter Klasse sei…

Was aber, wenn man etwas gar nicht beobachten kann? Wenn uns keinerlei Hilfsmittel den Blick auf das System erschließen? Wenn also in Umformung von Einsteins Zitat ganz trivial gilt: „Es sind die Methoden, die festlegen, was wir beobachten können.“

Einfaches Beispiel: Zunächst machte das Mikroskop Zellen überhaupt sichtbar — erst viele, viele Beobachtungen später formulierten Schleiden und Schwann die Zelltheorie. Mit der puren Beschreibung von Zellen gingen Hypothesen- und Theorienbildung folglich erst richtig los — und von da an gingen Beobachtung und Theorie unmittelbar Hand in Hand. Als zwei Seiten derselben Medaille quasi. 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)

 

Der König ist tot, es lebe das Feld

4. September 2019 von Laborjournal

Es gilt als eines der berühmtesten Zitate von Max Planck — nicht zuletzt, weil es einige gar zu „Plancks Prinzip“ der Wissenschaftstheorie erhoben:

Eine neue wissenschaftliche Wahrheit pflegt sich nicht in der Weise durchzusetzen, daß ihre Gegner überzeugt werden und sich als belehrt erklären, sondern vielmehr dadurch, dass die Gegner allmählich aussterben und dass die heranwachsende Generation von vornherein mit der Wahrheit vertraut gemacht ist.

Drei US-amerikanische Wirtschaftswissenschaftler nahmen das mit dem „Sterben“ jetzt wörtlich — und haben Plancks Einsicht, dass der Tod prominenter Figuren oftmals die Bremsen für neue wissenschaftliche Wahrheiten löst, durch eine bibliometrische Analyse ansatzweise bestätigt.

Unter dem Titel „Does Science Advance One Funeral at a Time?“ veröffentlichten sie in American Economic Re­view (109(8): 2889-2920) ihre Nachforschungen darüber, was die Todesfälle von insgesamt 452 noch aktiven Biomedizinern, die ihr jeweiliges Forschungsfeld stark geprägt hatten, nachfolgend mit ebendiesen Feldern machten.

Fassen wir deren Ergebnisse kurz zusammen. Diejenigen, die bereits mit den „Starforschern“ kooperiert hatten und demnach eher in deren Strom schwammen, mussten nach deren Tod bezüg­lich der Zahl ihrer nachfolgenden Veröffentlichungen eine durchschnittliche Einbuße von neun Prozent hinnehmen. Was jetzt nicht gerade die Welt ist. Etwas stärker beeindru­cken die Verschiebungen auf der „anderen Seite“: Forscher, die bislang nicht mit dem jeweiligen „Promi“ kollaboriert hatten, konnten nach dessen Beerdigung im Schnitt um zwanzig Prozent mehr Artikel in dem jeweiligen Feld veröffentlichen.

Interessanterweise waren es jedoch weniger die „ewigen Konkurrenten“, die das Vakuum auf diese Weise mehr als ausfüllten. Vielmehr stiegen auffällig oft mehr oder weniger junge Kollegen aus anderen Gebieten neu ein — und brachten nicht nur eine frische und unvoreingenommene Denke ins Feld, sondern wurden mit ihren resultierenden Erkenntnissen auch bald überpro­por­tio­nal häufiger zitiert. Die Autoren der Studie schreiben dazu wörtlich:

To our surprise, it is not competitors from within a subfield who assume the mantle of leadership, but rather entrants from other fields who step in to fill the void created by a star’s absence. Importantly, this surge in contributions from outsiders draws upon a different scientific corpus and is disproportionately likely to be highly cited.

Jetzt kann man natürlich trefflich spekulieren, worin die Ursachen für solche Bremswirkung von Forscher-Lichtgestalten liegen könnten. Sitzen sie selbst mit ihrer „Anhängerschaft“ zu fett auf Schlüsselpositionen im Rahmen von Antrags- und Manuskript-Begutachtungen, sodass Neulinge mit alternativen inhaltlichen Konzepte viel schwerer „durchkommen“? Oder schreckt ein gut vernetz­ter Block von Anhängern rund um eine solche Lichtgestalt viele „Frischlinge“ schon von vorn­herein davon ab, den Versuch zu wagen, sich daneben im gleichen Feld zu etablieren?

Die Studienautoren jedenfalls halten sich klar davon fern, den Starforschern und ihren Gemeinden zu unterstellen, sie würden alternative Ideen mit bewusster Absicht blockieren. Vielmehr tendieren sie eher zu letzterer Erklärung:

It does not appear to be the case that stars use their influence over financial or editorial resources to block entry into their fields, but rather that the very prospect of challenging a luminary in the field serves as a deterrent for entry by outsiders.

Womöglich ist das aber auch einfach der ganz normale Lauf der Forschung, wie einer der Autoren im Interview sinniert. Denn wahrscheinlich waren die schwerfälligen alten Platzhirsche von heute selbst einmal vor neuen Ideen sprühende Jungforscher, die sich damals ihrerseits solch einer alten Garde gegenüber sahen.

Max Planck wird da vielleicht selbst keine Ausnahme gewesen sein.

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Welche Forschung ist exzellent?

19. Juli 2018 von Laborjournal

Gehen wir die Frage mal mit einem Gedankenexperiment an: Stellen Sie sich vor, Sie begutachten Forschungsanträge für einen großen europäischen Forschungsförderer. Und nehmen wir an, dieser Förderer hätte als Leitlinie ausgegeben, dass einzig „wissenschaftliche Exzellenz“ als Kriterium für die Entscheidungen gelte. Das Anwendungspotenzial der Projekte sei unerheblich, es gebe keinerlei thematische Prioritäten und auch der Grad an Interdisziplinarität spiele keine Rolle. Nur die pure „Exzellenz“!

Okay, verstanden! Sie nehmen sich also die Anträge vor. Der erste formuliert eine brillante neue Hypothese zu einem Phänomen, für das die „alte“ Erklärung erst kürzlich spektakulär in sich zusammengefallen war.

Der nächste dagegen visiert eine „ältere“, ungemein attraktive Hypo­these an, die sich bislang aber jedem rigorosen experimentellen Test entzog — und genau diese quälende Lücke wollen die Antragsteller jetzt auf höchst originelle und einleuchtende Weise füllen.

Der dritte präsentiert einen klaren Plan, wie sich gewisse neue Erkenntnisse für eine völlig neue Methode rekrutieren ließen — eine Methode, die, wenn sie dann funktionierte, ganze Batterien neuer Experimente zu bislang „verschlossenen“ Fragen ermöglichen würde.

Der vierte kombiniert verschiedene vorhandene Tools und Ressourcen auf derart geschickte Weise, dass die Antragsteller damit in der Lage sein würden, riesige Datenmassen zu erheben, zu ordnen und zu analysieren — ein „Service“, mit dem das gesamte Feld zweifellos einen Riesensprung machen würde.

Der fünfte schließlich will auf überzeugende Weise sämtliche zu einem bestimmten Kontext publizierten Daten re- und meta-analysieren, um dann mit dem Paket ein möglichst robustes Simulationsprogramm zu entwickeln — ein Programm, das sicher mannigfach die Entwicklung neuer Hypothesen ermöglichen würde…

Jetzt halten Sie erstmal inne. „Mir war bisher nicht bewusst, auf welche verschiedene Arten Wissenschaft exzellent sein kann“, denken Sie. „Genauso wie exzellente Äpfel, Birnen und Orangen alle exzellentes Obst darstellen. Und die soll man ja bekanntlich nicht miteinander vergleichen.“

Ralf Neumann

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Kaffeefahrten statt Meetings

12. Oktober 2017 von Laborjournal

Auch wir Laborjournalisten besuchen hin und wieder Meetings. Erst kürzlich hatte einer von uns wieder das Vergnügen.

Doch einmal im Auditorium, formierten sich während der einzelnen Vorträge wiederholt Gedanken in seinem Hirn wie etwa: „Ah ja, EMBO Journal, vor fünf Jahren ungefähr“. Oder: „Natürlich, die alte Science-Story. Auf die ist er immer noch stolz. Aber kam da seitdem gar nichts mehr nach?“

Zum Schluss gab es schließlich die Closing Lecture vom vielfach gepreisten Großmeister des Faches höchstpersönlich. Einen Review seiner letzten drei Reviews lieferte er ab — brillant vorgetragen, zugegeben. Dennoch die Story kannten wirklich alle — und das schon seit langem. Dafür hätte er sich nicht für vier lange Tage von Frau und Enkelkindern verabschieden müssen…

Kann es denn Sinn von Meetings sein, fast ausschließlich Nachlesbares zu präsentieren? Früher einmal war das nicht so, da wurde tatsächlich öfter noch Work in Progress diskutiert. Aber heute?

Ein italienischer Forscher schrieb denn auch vor kurzem dazu: „Meetings sollten kein Forum sein für artig abgeschlossene Arbeiten, vielmehr sollten sie als Bühne dienen, um neue, durchaus auch gewagte Hypothesen vorzustellen und zu diskutieren.“

Recht hat der Mann. Und er hat weiterhin recht, wenn er noch anfügt: „Heute sind Meetings nur noch dazu nützlich, um Freunde zu treffen, neue Leute kennenzulernen oder Kooperationen zu planen. Deswegen ziehe ich selbst mittlerweile die Kaffeepausen den offiziellen Präsentationen deutlich vor.“

Da gibt es dann wenigstens heißen Kaffee, bei all dem kalten in den Vorträgen.

Vielleicht sollte man sich doch überlegen, statt teuren Meetings einfach gleich ausgedehnte Kaffeefahrten zu organisieren, um die Leute zusammenzubringen…

Die Lance Armstrongs der Tour de Science

3. Februar 2016 von Laborjournal

Und wieder ein Zitat aus einer E-Mail an unsere Redaktion. Ein Bio-Emeritus im aktiven Unruhestand prangert darin mit deutlichen Worten einige „Unsitten“ im aktuellen Forschungsbetrieb an:

Da die Zahl der für das öffentliche und private Leben relevanten Skandale meine Fähigkeit zu kotzen weit überfordert […], bemühe ich mich schon seit einiger Zeit um eine gewisse pragmatische Rangordnung. Im Hinblick auf Wissenschaftsskandale heißt das für mich, dass ich nach den Lance Armstrongs der internationalen Tour de Science und vor allem nach den Strukturen frage, die diesen Figuren zur Verfügung stehen.

Da komme ich dann auf Fragen zum Wahnsinn der Impact Faktoren und CNS-Publikationen als Kriterium wissenschaftlicher Befähigung. CNS hat nichts mit Gehirn zu tun, sondern steht für Cell, Nature, Science — und damit gleichsam für den Glauben an die Weisheit der Editoren von Journalen, deren Hauptziel darin besteht, den Impact Faktor ihres Journals zu steigern oder wenigstens zu halten.

Ich beschäftige mich weiter mit dem Problem, was alles „behind the scenes“ passiert und offenbar möglich ist. Ich frage mich, warum ich immer wieder auf Arbeiten stoße, die in High Impact-Journalen veröffentlicht wurden und die völlig perfekt erscheinen — abgesehen davon, dass sich die Hauptergebnisse nicht reproduzieren lassen.

Ich frage mich, warum viele Wissenschaftler das Gefühl haben, dass man in einem Manuskript die — oftmals ja leider berechtigten — eigenen Sorgen wegen der Grenzen der verwendeten Methoden, beispielsweise aufgrund unerwünschter, schwer zu kontrollierender Artefakte, besser gar nicht erst andiskutieren sollte.

Ich frage mich, warum es üblich scheint, Ergebnisse besser wegzulassen, die nicht ins Schema der perfekten Reproduzierbarkeit passen und die möglicherweise die Beweisführung für oder gegen eine bestimmte Hypothese untergraben könnten.

Ich frage mich, wie es dazu kommt, dass heute umgehend immer nur nach einem molekularen Mechanismus gefragt wird, selbst wenn die phänomenologischen Grundlagen des untersuchten biologischen  Systems noch weitgehend ungeklärt sind.

Ich frage mich, wie das Begutachtungssystem verändert werden sollte — und vor allen Dingen, wie es öffentlich gemacht werden kann. Ich für meinen Teil habe seit etwa einem Jahr begonnen, alle meine Zeitschriftengutachten mit meinem Namen zu zeichnen.

Ich frage mich, wie es kommt, dass Gutachter ihren Auftrag dahingehend missbrauchen, dass sie die Autoren eingereichter Arbeiten zwingen, eine To-do-Liste abzuarbeiten, nach der die geforderten zusätzlichen Experimente gar nichts mehr mit notwendigen Kontrollen zu tun haben, sondern lediglich willkürliche Erweiterungen nach dem Geschmack des Gutachters darstellen.

Fragen, die viele zwar schon lange kennen — die deswegen aber nicht aufhören zu schmerzen. Antworten und Meinungen dazu, wie immer, direkt unten als Kommentar zu diesem Blog-Beitrag, oder auch per E-Mail an redaktion@laborjournal.de.

(Foto: Fotolia/erkamit)

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Wie fließt wissenschaftlicher Erkenntnisgewinn?

9. September 2015 von Laborjournal

Vor kurzem den folgenden Flow Chart zum wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn gefunden:

 

 

Okay, es waren Schüler, die ihn erstellt haben, und die Veranstaltung zielte primär auf Scientific Writing. Dennoch lohnt es sich, mal kurz darüber nachzudenken. Gerade weil das Flussschema so wohl nicht ganz richtig ist — zumindest, was die experimentelle Forschung betrifft.

Zuerst einmal ist es schön, dass die Schüler als letzten Schritt das (Mit-)Teilen der Resultate und Schlussfolgerungen aufgenommen haben. Genauso wie sie damit angedeutet haben, dass die mitgeteilten Resultate in aller Regel wieder neue Fragen aufwerfen — wodurch der Kreislauf in die nächste Runde geht. Robuster Erkenntnisgewinn funktioniert tatsächlich meist über solche mehrfach durchlaufenen Zyklen.

Was allerdings stört, ist die Position der Beobachtung im Zyklus. Diesen Beitrag weiterlesen »

Der sanfte Homo sapiens

28. Oktober 2014 von Kommentar per Email

Schuldet der moderne Mensch viele seiner Eigenschaften einer evolutionären „Verweiblichung“ durch Selbstdomestikation? Unser Autor Leonid Schneider mit einem Kongessbericht aus „dritter Hand“ zum Thema.

Jede menschliche Kultur betont die Sonderstellung unserer Spezies im Vergleich zu den anderen „wilden Bestien da draußen“ — oftmals geradezu zwanghaft. Denn, anders als es wilden Tieren wie etwa den Wölfen unterstellt wird, gehen wir ja nicht dauernd mit Zähnen und Klauen aufeinander los. Psychologen bezeichnen diese gruppeninterne Aggression als „reaktiv“. Damit wären wir eher den von Wölfen abstammenden und durch Domestikation friedlich gewordenen Hunden ähnlich.

Wie Science berichtet, wurde genau diese Theorie gerade erst auf dem Symposium „Domestication and Human Evolution“ am Salk Institute in Kalifornien frisch diskutiert. Wissenschaftler unterschiedlicher Fachbereiche hatten sich dort unter anderem getroffen, um ihre Daten und Meinungen zu der Theorie zusammenzutragen, dass die Vorfahren des Homo sapiens sich im Laufe ihrer Evolution selbst domestiziert hätten. Dies hätte dann nicht nur unser Verhalten, sondern auch unser Aussehen verändert. Und nicht zuletzt hätte das friedliche Sozialleben der immer größer werdenden Gemeinschaften von Frühmenschen auch das entwicklungsbiologische und genetische Make-up des modernen Menschen mitgeprägt. Diesen Beitrag weiterlesen »

Beliebtes Gen zum „Schattenparken“

29. August 2014 von Laborjournal

Weil’s so schön war, gleich noch ein Beispiel zu den verschlungenen Pfaden, die gewisse Gene  bisweilen evolutionsgeschichtlich einschlagen. Und gleichsam ein eindrucksvolles Lehrstück zu „Natürlichkeit“ und Nutzen des horizontalen Gentransfers (HGT).

Hauptdarsteller diesmal sind Farne. Diese tummeln sich ja bekanntlich am liebsten an den schattigeren Plätzchen des Waldbodens — weswegen sie für ihre lichtgetriebenen Entwicklungsschritte (Photomorphogenese) logischerweise besonders empfindliche Lichtsensoren brauchen. Schon hier wird’s interessant: Die allermeisten heutigen Farne nutzen für die „Schattensicht“ einen Photorezeptor namens Neochrom, der wiederum aus zwei Photorezeptoren besteht, die beide aus höheren Pflanzen wohl bekannt sind — ein Rotlicht-empfindliches Phytochrom fusioniert mit einem Blaulicht-absorbierenden Phototropin.

Vor ewigen Zeiten mussten wohl irgendwelche Organismen gemerkt haben, dass sich aus den beiden Photorezeptoren ein besonders empfindlicher Super-Lichtsensor bauen ließe, mit dem man auch im Halbdunkel gut gedeihen könne — das jedenfalls war zunächst die Hypothese des Doktoranden Fay-Wei Li samt seiner Chefin Kathleen Pryer von der amerikanischen Duke University. Also machte sich Li schließlich auf, in den Sequenzdatenbanken nach potentiellen unfusionierten Nachkommen genau derjenigen alten Phytochrome und Phototropine zu suchen, aus denen die Farn-Vorfahren einst erstmals ihren hybriden Super-Schatten-Lichtsensor zusammengebastelt hatten.

Li ließ seine Programme die Datenbanken rauf und runter suchen — fand aber nicht einen Kandidaten. Diesen Beitrag weiterlesen »

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