科学有可重复性问题吗?样品共享能帮助吗?

作者: Tim Verhagen, Julie Nováková

来源: Undark

发布日期: 2023-07-27

本文讨论了科学研究中的可重复性问题,并提出了通过样品共享来解决这一问题的可能性。文章详细分析了样品共享对提高研究结果可重复性、推动创新和创造公平竞争环境的重要性,并探讨了实现样品共享的挑战和可能的解决方案。

今年的超导领域格外热闹,先后掀起了两波关于“室温超导”的热潮。尽管人们将希望寄托于科技的飞跃,然而现实总是让人失望,室温超导对我们来说似乎还过于遥远。几个月前,Range Dias教授宣称在1GPa下实现21℃的室温超导,除了他们提供了样品的Russell Hemley团队,至今无其他团队独立地重复出Dias等人的结果。

近日,韩国研究人员宣称实现了临界温度高达127℃的室温超导,至今仍未被其他研究团队确认。关于这些所谓的“室温超导”的可重复性问题,似乎都可以通过共享实验样品来解决,然而人们似乎并不愿意这样做。这些可重复性问题,不仅浪费科研经费、宝贵的时间,还会损害公众对于科学的信任度。

科学家们公开分享自己的实验数据已经是常态了。但为什么不更进一步呢?开放科学运动是一项旨在使研究更加透明、更加广泛地可获取的运动。

几十年来,这项运动一直改变着科学领域的面貌,使其朝着更好的方向发展。期刊同行评议过程的透明化有助于增加人们对学术出版的信任;广泛的数据共享使科学家更容易核查同行的工作并借鉴彼此的研究成果;开放获取的出版模式有助于实现知识的民主化,让世界上任何地方的人都可以阅读研究结果。然而,开放科学是否应当止步于此呢?

我们两人——一位是来自捷克科学院的材料科学研究人员,一位目前从事科学教育和科学传播、训练有素的进化生物学家——认为开放科学可以更进一步:科学家们应该更加协作地共享他们的实验样品。这样做将有助于提高研究结果的可重复性,推动创新,并有助于在资源和资金分配不均的情况下创造公平的竞争环境。

要了解样品共享的重要性,只需回顾一下COVID-19大流行即可。

尽管2019年底报告第一批病例约两周后,中国就公开共享了新冠病毒SARS-CoV-2的基因序列数据,但全世界仍需再等两周半才能从澳大利亚研究人员那里获得病毒的实体样本。一方面,合成生物学已经可以通过遗传数据重建病毒,但另一方面,实际的病毒分离株仍然是开发诊断测试、抗病毒药物和疫苗测试所必需的。不幸的是,关于样品的保护主义文化在许多科学领域盛行,不仅限于传染病研究,还包括材料科学、化学和医学等领域。

对样品共享采取更加开放的政策,可能有助于解决长期困扰科学界的可重复性问题。2016年发表在《自然》杂志上的一项调查中,研究人员主张,除其他事项外,应当大力激励人们进行正式的重复实验,来验证科学研究结果。但在没有共享样品的情况下,对独特的或难以重现的材料进行的实验几乎是不可能的。重复研究工作往往不那么引人注目,而且进行这种研究的动力也很低。

即使其他研究人员可以自行合成样品,这个过程也可能会很昂贵且耗时,进一步削弱了此类工作的积极性。让更多的研究人员轻松获取样品,可以鼓励人们进行更多的可重复性研究,从而提高科学自我纠正过程的速度和效率。

样品共享还有助于启动创新。一个科学家试图进入新的研究领域,通常必须在专门的设备和试剂上投入大量资金,并花费数年时间学习专业知识,然后才能制造或获得进行尖端实验所需的样品。

随着这些障碍的消除,可能会涌现更多的实验室,并且我们很可能会看到科学知识和成就出现更大的飞跃。大科学项目可能会蓬勃发展。开放样品的文化也会督促研究人员确保他们的实验方法是可靠的:知道自己的工作将受到检验可能会激励他们一开始就把事情做好。共享者也会从中获益:慷慨共享样品的研究团队的工作会得到更广泛的认可。

样品共享可能永远不会像数据共享那样普及。

分发实体样品的流程非常复杂,涉及到哪些人可以借用样本、如何处理和跟踪样本以及共享将如何影响知识产权和出版信用等决策。样品共享可能会产生巨大的保险和运输成本,目前尚不清楚谁来支付或如何支付这些费用。但这些障碍主要是技术和行政方面的,只要事先做足准备,就可以克服这些障碍。在科学领域,样品共享的一个更大的障碍可能是竞争文化,许多研究人员仍然不愿意共享他们的数据,更不用说他们新颖的实验创造物了。

对于科学家来说,保护他们投入大量时间、资金和精力的工作是完全合理的。一种折衷方案可能是实施封锁期——在研究完成后的一段时间内,研究人员可以保留他们的样本;只有在封锁期过后,他们才会被迫共享。类似的封锁方法在数据共享中很常见。

在理想情况下,更广泛的科学界可能会建立和维护一个样品共享库。但样品库的成本可能非常高昂,而且尚不清楚这是否对所有样品都有意义,例如那些可能很快就会过期的样品。

对于研究人员,一个更切实可行的起点可能是简单地宣布他们愿意在合理的要求下共享实物样品。作者中的一员(Verhagen)已经宣布,将会共享即将进行的关于二维三明治材料工作的样品。也许有一天,资助机构会要求获奖者不仅要遵守数据可用性标准,还要遵守样品可用性要求。任何一刀切的解决方案都不太可能奏效。将古生物学、病毒学、材料科学和其他各种学科的样品塞进同一样品共享库的做法是愚蠢的。

但是,建立一个科学家们更加开放、更加协作地造福社会的世界的理念并不愚蠢。尽管听起来不太可行,甚至对某些人来说有些疯狂,但我们认为这是我们有能力做到的。

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