生物学实验（三）

无论模型生物是否被视为科学模式或作为别的东西，众所周知，它们提供了许多不同的目的，其中一些是代表性的。 果蝇（果蝇），拟南芥（Thale Cress），Caenorhabditis（蛔虫）和相关数据库等模型生物的发展在生物学研究的方式上对鹅肠酶，蠕虫等相关数据库进行了深远的影响组织（例如，Geison和Creacer 1999，Clarke和Fujimura 1992，Creager 2002，Leonelli和Ankeny 2012）。 此外，模型生物也是研究材料的重要来源，如遗传明确定义的实验室菌株或遗传修饰的生物，没有哪些前沿生物实验不再可能。 Weber（2005）介绍了制备实验的概念，以捕捉模型生物的这种作用。

3.2实验系统

正如我们所看到的，模型生物大大塑造了实验生物学的发展，并继续这样做。 另一个重要实体是所谓的实验系统。 这些不与模型生物混淆：后者是在实验室实验室中繁殖的生物物种。 实验系统可能涉及一种或多种模型生物，并且大多数模型生物在若干实验系统中使用。 实验系统通常由某些研究材料（可以从模型生物体中获得），预备程序，测量仪器和彼此相互适应的数据分析程序组成。

实验系统是Hans-jörgRheinberger（1997）的核心，叙述20世纪中期蛋白质合成研究。 Rheinberger将实验系统的实验系统称为“操作系统的系统，以提出实验者本身尚未清楚地提出的问题”和“研究中最小的研究”（Rheinberger 1997,28）。 他认为，实验生物学的研究总是“从选择的选择开始，而不是选择理论框架”（第25页）。 然后，他通过时间跟随一定的实验系统，并展示了它如何对生物学的发展产生强烈影响。 有问题的系统是20世纪50年代Massachusetts综合医院Paul Zamecnik的实验室开发了一个所谓的蛋白质合成体外体系。 “体外”意味着该系统不含任何活细胞。 它是基于最初来自细菌的细胞提取物，后来也来自其他生物，包括兔和酵母。 细胞提取物以保留蛋白质合成机械的官能度的方式制备。 而不是在源生物体中自然发生的RNA，其体外系统可以与外源甚至人工RNA“编程”。 此外，实验系统包含用于蛋白质合成活性的测量程序（有时被称为“实验生物学中的”测定“。 一种这样的方法是测量由含有放射性同位素的氨基酸引入的放射性掺入，例如硫-35，但也存在其他方法。 可能是使用这种系统的最着名的实验是Marshall Nirenberg和Heinrich Matthaei（1961）的实验。 这些研究人员添加了一种人工RNA，即Poly-U（U或Uracil是体内系统的四个碱基碱之一），并表明它仅产生含有氨基酸苯丙氨酸的多肽（=蛋白）。 因此，它们“破解”遗传密码的第一个“单词”，即苯丙氨酸的UUU。

Rheinberger分析的一个中心点是，体外系统从未设计过这项任务。 其原始目的是研究癌细胞中的蛋白质合成。 除了解开遗传码和蛋白质合成的机制之外，后来用于生物化学和细胞生物学中的各种其他目的（例如，用于研究通过内质网和线粒体的蛋白质的运输膜）。 因此，该系统甚至没有限制在单一的学科，其实在一定程度上导致重新组织科学学科。 此外，该系统也与其他实验系统融合或分叉进入不同的系统。 实验系统，如模型生物，至少与组织作为理论的焦点一样重要。

虽然Rheinberger对生物学的实验研究的说法是正确的，但在实验系统上的强调而不是理论上，它可能会批评它包含的实验系统的本体。 在此帐户中，实验系统被解释为非常包容的实体。 它们不仅载有研究所需的特定材料和设备，还包含准备程序，实验室协议，存储设备，测量技术等。 因此，很明显，这种系统不仅由材料实体组成; 至少一些实验系统的组成部分是概念性的。 例如，描述如何在体外制备能够进行蛋白质合成的细胞提取物的实验室协同是真正概念实体。 继此类协议的研究人员不仅仅是操纵材料，实验室设备或符号。 相反，她正在概念的指导下行事。 （行动始终是由概念指导的行为）。 在这些概念中，可能存在曾经被称为“观察概念”，例如“上清液”，“颗粒”，“带”等。 此外，该方案将包含术语这样的“微粒体级分”，其应该指定通过含有微粒体（内质网膜的囊泡）产生的一定沉积物。 因此，该协议还包含理论术语。

Rheinberger将理论实体称为“认识事物”。 这一概念表示“材料实体或流程 - 物理结构，化学反应，生物学功能 - 构成查询对象”（Rheinberger 1997,28）。 由于开发了实验系统，因此认知的东西可能出乎意料地出现和消失，或者以新的顾客重新构成。 足够稳定的认知事物可以“转向实验安排的技术曲目”（1997,29），从而成为“技术目的” Rheinberger的一个认知事物的例子之一是核糖体（蛋白质和RNA的相对大的分子复合物，其催化蛋白质合成中的一些关键步骤）。 在这里，可以认为某些实验设置是否含有核糖体是一种理论判断。 因此，实验系统包含材料和设备以及观察概念和理论概念。 它们在本地性上是异构的。

如果从本体看法考虑摇篮，也可以将实验系统解释为纯粹概念实体。 它们是在实验室中行事的方式，行动总是被概念所指导。 物质的东西，只要它们在实验实践中出现，只是实验系统的一部分，以便它们受到有目的的实验行动的程度。 它们只能在实验者被实验者识别的程度上进行这样的作用，例如，作为微粒体部分或具有某种抗原特异性的抗血清，等等。 没有标签的生物样本和一些研究人员，他们知道这个标签意味着没有任何价值; 事实上，它甚至不是生物学样本。

因此，可以认为它真正认为和概念给出实验系统其身份和持久性条件; 没有概念，它真的只是一个松散的塑料，玻璃，金属和搅拌机的死东西。 在这种观点上，实验系统并非“在那里”作为物质现实的独立部分; 它们只存在于某些概念引导的练习中。

4.实验，合理性和社会认识论

由于前面的部分应该明确，有充分的证据表明，生物学研究不适合科学的皮高好形象，根据该科学的形象，“理论家对实验者对实验者进行了一定的问题，通过他的实验，试图引发决定性的回答这些问题，并没有其他问题。 他尝试难以排除的所有其他问题“（Popper 1959,107）。 根据Rheinberger的说法，生物学的许多实验研究并不旨在测试预先构建的理论。 然而，有时理论或理论框架实际上是科学界采用，而其他理论框架则被遗弃。 即使大多数研究没有针对测试理论，研究仍然可以破坏一些理论想法并支持他人，而另一个框架被拒绝的那一部分。 这些选择是如何制作的？ 什么原则引导他们？ 选择的选择实际上表现出某种认识理性，因为大多数科学哲学家认为，或者他们只是反映了社会的兴趣或更大的文化变化，以及科学的许多社会学家和历史学家认为？

这些问题是众所周知的难以回答。 那些更喜欢科学变革的理性观点的人必须表明他们最喜欢的认知规范实际上是通过科学家提供的选择。 这已证明是困难的。 如果我们从第3节重新考虑我们的案件，氧化磷酸化争议，存在社会学账户（Gilbert和Mulkay 1984）以及不同的哲学账户，甚至不同意如何解释科学变革（allchin 1992年，1994年，1996年;韦伯2005，CH。4-5）。

由同样的标记，那些认为科学变革的人在理论上，必须能够证明形式的历史反事实“在某些时候的社会/文化环境有所不同，科学家将采用其他理论（或其他实验系统，模型生物等）”。 它是争议的是否是合理的（参见最近的尝试，参见Radick 2005）。

也许有一种方法可以调和两个观点。 近年来，出现了一种新的认识论，认为观察科学既不是一个深刻的社会活动，也没有与理性的同时进行矛盾。 当然，这是社会认识学（例如，Goldman 1999; Longino 2002; Solomon 2001）。 社会认识论家试图表明科学群体或社区的社会互动可以产生理性的实践，尽管可能与认识论人员已经想象的完全相同。

实验生物学的科学变化可能会有社会陈述吗？ 当然，这样的账户不应该回到理论上 - 科学的首次看法，而是认为在某些练习中嵌入的理论。 要了解如何，最好考虑古典遗传学的情况。

据说古典遗传学源于孟德尔的实验与豌豆植物，然而，这个故事比这更复杂。 在20世纪初，大西洋双方的遗传学中存在几所学校。 在英格兰，卡尔皮尔森和拉斐尔德国的生物识别学院正在开发一种定量的方法，使弗朗西斯加尔顿“祖先遗传法则”作为其出发点。 孟德利亚威廉·贝茨领导着竞争对手的运动。 在美国，托马斯亨特摩根和他的伙伴正在构建果蝇的第一个遗传地图。 有一段时间，威廉城堡正在捍卫不同的遗传映射方法，以及基因的不同理论。 各种方法也是在大陆欧洲开发的，例如，在荷兰（Hugo de Vries），德国（Carl Corens）或奥地利（ERICH Tschermak）。 美国托马斯猎马学校几乎带来了这一天。 其对映射基因的方法（不断变化）基因的理论在20世纪30年代被广泛接受，并且在20世纪30年代和40年代的进化合成中正式纳入（Mayr 1982; 1971年）。

一种寻常看这个案例的哲学家的传统方式是考虑显着的理论和问：迫使科学家采用摩根的理论是什么证明？ 但是，这可能不是要问的正确问题。 对于这个问题，使理论和实验证据可以在遗传学中彼此分离。 但是可以认为这两个依赖于彼此的强烈依赖于被认为是单独的实体。 古典遗传学 - 所有形式 - 首先是用各种模型生物交叉实验的方式，并以某种方式安排这些实验的结果，例如线性遗传图。 为了确定，还有一些关于基因的性质的思考，其中一些高度投机性，其他由实验确立的其他内容（例如，染色体上的线性排列，见Weber 1998b）。 但有时被称为“传播遗传学规律”或简单地“孟德尔法律”是一部分和包裹的遗传学。 因此，理论与实验实践不可分离（Waters 2008）。 当然，这两种方式：遗传学中的实验数据是作为其他科学的“理论 - 拉登”，换句话说，实验数据的分析和解释需要理论。

对于我们目前的科学变革问题，这意味着这个理论和实验证据在一起选择，而不是前者在后者的基础上（因为一个天真的经验主义账户会有它）。

这项选项的原因是什么？ 谁做了？ 简单，但也许不完整的解释是选择遗传遗传学方法，因为它是最富有成效的。 采用摩根方式的熟练遗传家几乎可以保证出现出来的结果，主要是遗传地图的形式，也许也许一些有趣的观察结果，例如在遗传交叉中表现奇怪的突变。 相比之下，20世纪初仍然存在的替代方法并未被证明是富有成效的。 也就是说，他们没有根据这些科学自身标准产生可比的成功数量。 更重要的是，替代的遗传方法不适合其他科学学科，例如进化生物学。 因此，典型的遗传学通过其纯粹的生产力来竞争其他方法，这些方法是出版的研究论文，成功的授予申请，成功的学生等。 因此，它是一个整体科学界，由于其成果而选择了新的遗传学。 在任何时候，在任何科学家们的理论框架中没有任何权衡证据，或者至少这缺乏任何作用（当然，有权在同一框架内制定的更具体的权利要求）。 因此，实验生物学的理论被选为实验实践（或实验系统，见§4.2）的部分，始终处于社区水平。 这就是如何对实验生物学的科学变革的社会认识论可能看起来像（韦伯2011）。

刚刚绘制的古典遗传学崛起的形象是让人想起托马斯库恩的科学哲学（Kuhn 1970），或者David Hull对克莱斯特分类学的兴起（赫尔1988）。 这种图像是否与科学实践的广泛合理构建兼容，这是一个有争议的问题。 Kuhn认为，没有外部合理标准，以便回答这个问题，但他还认为科学是理性的非常缩影（Kuhn 1971,143f。）。 据Kuhn称，现代科学中固有的紧急社会理性，不能被解释为行使个人理性院系。 船体（1988）似乎正在采取类似的观点。

5.实验伪影和数据可靠性

5.1鲁棒性

科学家应该在什么条件下信任支持一些理论结论的实验数据，例如，DNA具有螺旋结构或线粒体被两层膜界定的螺旋状结构？ 这被称为“数据可靠性”的问题。 不可靠的数据通常被称为生物学中的“实验伪影”，将其作为“制造”的状态为“制造”。 这有点误导，因为所有数据 - 无论是可靠还是工件 - 都是通过实验程序进行的。 不同之处在于可靠的数据是潜在现实的正确表示，而所谓的工件是错误的表示。 此表征假定数据具有某种代表性内容; 它们代表一个实例化某些财产或属性的对象; （见Van Fraassen 2008，Ch。6-7）。 在此上下文中讨论了数据代表对象的数据意味着什么的问题。 到目前为止的重点主要是在各种策略上检查可靠性数据，这将在下面讨论。 至于科学家自己，他们倾向于根据可重复性的量词将此问题置于这种问题。 虽然这也是一个重要的主题，但一些数据可复制的事实是不足的。 有很多众所周知的例子的完全可复制的数据，结果是不可靠的，例如，下面讨论的腹部元素的情况。

科学哲学中越来越有影响力的想法是鲁棒性的一种。 最初，术语被介绍，表示理论模型的某种性质，即对建模假设的不敏感性。 理论建模的强大结果是关于建模假设的变化（Levins 1966; WiMSatt 1981; Wiisberg 2006）的变化是不变的。 在实验科学中，该术语意味着别的东西，即结果对于使用不同的实验方法而不变。 稳健的实验结果是结果，即使它们是由独立方法生产的。 方法的独立性可能意味着至少两件事：首先，该方法使用不同的物理过程。 例如，光学显微镜和（透射）电子显微镜是这种意义上的独立方法; 前者使用可见光，后者是电子束来收集有关生物结构的信息。 第二个独立感涉及用于分析和解释数据的理论假设（大多数数据是依赖于理论的）。 如果这些假设对于这两种方法不同，则它们也被称为独立，或作为独立的理论依赖（CULP 1995）。 这两个感官的“独立”通常一致，虽然可能存在例外。

来自物理科学的稳健实验结果的一个讨论的实例是通过使用根据物理学家Jean的不少于十三个独立的方法，为艾滋病原始实验结果（6.022 x 1023）获得的数值。Perrin（NYE 1972）。 SALMON（1984）据称，这为通过普通原因论证来信仰了原子的存在强烈的理由。 在鲑鱼的观点上，可以推断出原子的存在作为Perrin的十三个不同测定的艾滋病植物的数量的常见原因。 其他人沿着Putnam的“没有奇迹”论点的鲁棒性论据，对科学的现实主义的论点，根据哪种理论实体的现实的假设是对理论预测成功的最佳解释，或者在坚固性的情况下，对于实验结果的协议（Weber 2005，Ch。8; Stegenga 2009）。

各种作者试图表明，稳健性的推理在实验生物学中数据可靠性的判断中起着重要作用。 例如，Weber（1998b）认为，不同映射技术产生的果蝇的遗传图谱为20世纪30年代提供了对这些地图的保真度的重要争论。 CULP（1995）认为，稳健性提供了一种方法，从方法论难题知道是“数据技术圈”，这是柯林斯“实验者的回归”的更加适用。 根据柯林斯（1985年），科学家必须以可靠的仪器制作的基础，但他们只能在生产适当的数据的基础上判断仪器可靠的乐器。 根据CULP（1995），鲁棒性提供了这种圆圈的方式。 如果通过独立方法获得的数据同意，那么这支持这些数据的可靠性和产生这些数据的仪器。 她试图在DNA测序的不同方法的例子上证明这一点。

Stegenga（2009）批评了鲁棒性的方法。 在他看来，他称之为“多模态证据”，即通过不同技术获得的证据通常不和谐。 如果是协调一致的话，难以判断不同的方法是否真正独立。 然而，Stegenga（2009）不讨论Culp（1995）的DNA测序的实例，这似乎是通过不同测序技术获得的证据的情况往往是一致的。 此外，CULP表明，这些技术是独立于它们的意义，即它们是不同的生化过程和不同的理论假设。

已经广泛讨论的历史案例是渗透骨折的情况。 超过20年（1960-1983），这被认为是细菌细胞内的膜结合结构，而不是与核心或多核的细胞的细胞不同。 然而，它只能在电子显微镜（细菌细胞太小而不能显微镜显微镜）中。 因为电子显微镜需要真空，所以生物样品需要大量的制备。 细胞必须在化学固定的情况下，通过当时使用锇氧化锇来完成。 此外，必须保护样品免受冷冻水的影响。 为此目的，必须使用冷冻保护剂，例如乙二醇。 最后，必须将材料切割成极薄的切片，因为电子束没有太大的穿透功率。 电子显微镜使用两种不同的技术：第一个涉及在用非常锋利的刀（所谓的微孔）切割之前将细胞嵌入葡萄牙中。 另一种技术用来快速冷冻，然后沿着膜压裂细胞。 首先，在电子显微照片下在各种条件下观察到蛋白质，但随后还有越来越多的结果。 因此，怀疑开始升高，卵黄物是一种微观伪影。 最终，这是一个微生物科医生和电子显微镜在20世纪80年代中期结束的，经过二十多年的这些结构的研究。

在文献中发现了这一集的不同解释。 最古老的是Rasmussen（1993年），基本上为骨髓组织的崛起和堕落提供了社会学解释。 此帐户已被广泛批评（参见Rasmussen 2001为更新的防御）。 其他人试图表明这种情况表现出一些方法论标准。 在CULP的（1994）账户上，该案例表明了实际科学实践中鲁棒性标准的相关性。 根据Culp，Mesosome被接受为真实实体，只要一个强大的（即，不同的和独立的理论依赖性的）数据体系提供了他们存在的迹象。 当风发生变化并且对腹部的证据变得比其有利的证据更加强大，它被生物学家丢弃了。

由于此演示文稿应该明确，CULP的账户要求稳健性具有学位，因此应该有一种比较稳健程度的方式。 然而，迄今为止没有稳健的支持者已经能够提出这种措施。 最终，介质表演的情况是，在现实的情况下，某些理论实体的证据是不和谐的（Stegenga 2009），这意味着一些发现有些结果支持患蛋白酶的存在而其他结果。 但这意味着鲁棒性作为标准不能给出明确的结果，除非有某种方式说哪些数据更强大：支持理论实体或没有的身体。 因此，当证据不和谐时，鲁棒性的标准未能提供数据可靠性问题的解决方案。