中国科学报(中国科学报投稿)

 

文 ｜ 《中国科学报》记者 陈欢欢

《自然》曾对1576名研究人员进行过一次在线问卷调查。

结果显示，超过70%的科学家在尝试重复别人的实验时失败，一半以上甚至无法还原自己的实验。

实验重复到底有多重要？为什么实验结果会重复不了？在进行重复实验时要注意什么？中国科学院院士、分子微生物学家赵国屏在接受《中国科学报》采访时表示，越是重大意外发现，越需要多层次重复。他结合自身经验，提出许多实操建议。

《中国科学报》：在您所从事的生物学研究中，重复实验对确保结果正确性有多重要？

变频控制柜是由内装的变频器，再加上外围的控制保护显示等电器原件和柜体构成的，它的主要作用就是对于三相交流，电动机进行变频调试控制。

赵国屏：可重复的重要性是毋庸置疑的。实验科学区别于其他科学研究的核心，就是在可以控制的条件下，以可以重复的实验方法，去发现或认识物质运动的规律。这里有两个关键词，一是条件可控，二是可以重复。

我在大学学电镜的时候，老师给我们看过一张图，可能很多人都看过——《美女还是巫婆》。

这张图从不同视角看结论是不一样的。

因此，老师说，看电镜照片，你想看到什么就会看到什么；没有其他相应的证据，仅凭‘看到的结果’不能说明问题。这也是我们开展实验科学的意义所在，通过多视角、多层次的重复，验证实验所揭示认知的准确性、客观性。

条件可控是可以重复的前提，在生命科学研究中有多种控制条件的方法。

一是隔离，就是把体内复杂系统中的某些问题放到细胞、亚细胞或者分子层次上，进行体外实验研究。

二是设置对照，生命运动涉及因素繁多，且往往互相影响，可以使用对照的办法控制条件。

但每次只比对一个条件，而且尽可能控制其他条件不变，也不容易。

三是正确的检测方法，譬如，尽可能获得定量数据，注意数据检测的线性范围，注意采集序贯而非简单重复数据等。

上述三个方面，都是为了在不同层次上保证实验（数据）可以被重复。

《中国科学报》：虽然重复如此重要，但是《自然》曾做过一次问卷调查，结果显示，超过70%的科学家无法重复别人的实验，一半以上无法还原自己的实验。您认为出现这两种情况的原因是什么？对于重复不了的实验，应该如何理性看待？

赵国屏：这两种情况比较常见，并不奇怪，但是原因很复杂，可能有多个不同层次的答案。

需要强调，这种讨论必须首先排除主观的学术不端。数据造假或者刻意修改数据的实验结果自然无法重复。

造假是严重的学术不端行为，是绝对不能容忍的，一造假就断送了一生的学术生涯。所以，判定造假需要充分的证据，包括认定造假动机。

不可重复并不意味着一定造假了，也可能是认识不足、方法局限、操作不当等所导致的，常常表现为不可完全重复。

在生命科学研究中，最常见的原因往往与上述三个控制条件不完备有关。这方面我自己就有很多经验教训。

我的一位学生曾经在体外实验中，证实了国外研究者提出的一个调控因子磷酸化的假说，并向期刊投稿。

审稿人提出，相应的体内表型数据不充分。该学生因此开始怀疑自己以往的实验结果，在重复实验中发现过去结论是假阳性，换了一种方法后，结果正相反。

最后，他又用了两年时间，通过结构生物学、生化分子生物学（体外）以及遗传与生理（体内）等实验，综合证明了不能磷酸化这个真阴性的结果，发表了很好的论文。

类似的例子很多。检测方法、试剂和样品的取样及存储条件等都会影响实验结果的可重复性。

有些生化试剂不稳定，放置一段时间浓度会改变，如果不较准浓度，结果自然无法完全重复。

再如，实验室测酶活的方法一般都是标准化的，但研究中往往使用突变的酶，活性不是高就是低，并不标准。

如果不针对具体情况调整检测方法，实验结果也不能重复。

当然，即便能重复的实验，也不见得都是正确的或者真的。

冰箱要定期清理 吃冷饮勿过量。多接口手机充电器标榜的“智能分流技术”是什么？为了有效率地分配电流输出，许多第三方移动周边大厂会为旗下多接口充电器搭载“智能检测充电电流”功能。

我的实验室曾经在某结构域假说的指引下，认为我们所研究的酶应该是四聚体，并得到了分子筛实验测定的分子量证实。

但十几年过去，在AlphaFold2指导下，我们预测了三维结构，认识到这个酶应该是二聚体，并被近年发展起来的更精准的测定方法所证实，推翻了自己以前的结论。

现在回头看，当时只觉得结果符合假说就认可了，没认识到这是由于低分辨率带来的假象。

现在我们正准备写文章，不仅纠正过去的错误，更将为这一大类酶结构功能的关系提供全新的知识模型。

不管怎么说，科学研究是可能犯错误的。我们既要努力规避错误，也要在犯错误之后认真改正，提升研究水平。

把心思放到探寻科学规律的本质上，才是应有的科学态度。

《中国科学报》：您的实验室对重复实验有何要求？能否给年轻科研人提供一些经验指导？

赵国屏：我们实验室有句老话：如果你有意外的重要发现，第一件事情就是去重复。越是重大意外发现，越不能头脑发热。

在生命科学研究实践中，的确有一些重大突破来自于实验或观测的意外。

但是，更多的意外是人为错误所致，而且很难找到原因。

所以当一个研究者发现实验结果出现意外，尤其是意外可能孕育着重大或重要发现时，就一定要在多个层次上考查其可重复性。

这方面的教训是常见的。

有一次，一个学生兴冲冲地告诉我，发现用大肠杆菌表达的细菌的溶血素可以诱导细胞凋亡。

这可是几十年来没见过的大发现。我问她用的什么做对照，她回答说是生理盐水。

我提醒她自己想想这样对照行不行。学生很不错，马上回去用携带载体质粒的大肠杆菌提取纯化蛋白做对照，结果同样引起凋亡，说明是大肠杆菌表面脂多糖引起的细胞凋亡，与溶血素无关。

因此，所谓的重复实验有两层不同含义。一种是最基本的，就是重复做同样的实验。这属于最低水平的重复，目的是纠正操作误差。

但是，现在实验技术越来越先进，操作误差比较好控制，最致命的是系统误差。

要避免这方面问题，最重要的是不断总结经验教训，打好基础。

我刚到美国读研时，老师给我的第一个任务是测定一个中和抗体的滴度。

我测了一周，发现误差达到25%。虽然导师说可以，但我觉得不对劲，就申请了一周重复实验，不管怎么重复误差还是很大。

最后一天，我真绝望了。但是，我意识到一定不是操作误差，就到图书馆去查以前的论文，终于发现自己的数据根本不在线性范围内。回到实验室，一调整实验方法，问题就解决了。

第二天拿给导师看，他非常高兴。后来他跟我说，如果一开始就告诉我问题在哪里，我很快就会忘记，只有自己从失败中总结出来的经验，才一辈子都不会忘记。

我现在指导学生的时候，会单独教一些比较特殊的测定。

有的学生跟我说：赵老师你教的跟教科书不一样。其实，教科书往往是从传授知识的角度阐述前人总结的规律，而后来者只有经过自己的实践，才能真正理解。

我现在70多岁了，在科学研究中，绝大部分时间依然是在摸索。

比如我老师留下的一个重要研究课题，经过几代研究生的努力、换了多种方法，虽然有进展，但依然没有真正突破，我还在努力。

我们对客观世界的认识相对来说总有片面性、局限性，所以需要不断研究，在反复的实验及证伪过程中提炼真知。

这才是对待实验的科学态度。

电视机遇有故障，非专业人员不可擅自打开后盖修理，以免遭到危险的高压电击。