Wie die Nullhypothese das Leben eines haarigen Hominiden unterstützt
Ich habe kürzlich einen Brief von einem Anthropologen erhalten, in dem er einen neuen Bericht kommentierte, der in der Zeitschrift Proceedings of the Royal Society veröffentlicht wurde. Das Thema des Berichts war ein Schneemann - genauer gesagt eine genetische Analyse von Haaren, über die verschiedene Menschen für viele erklärt haben, dass sie zu einem riesigen haarigen, unbekannten Primaten gehören.
Ein internationales Wissenschaftlerteam unter der Leitung des Genetikers Bryan Sykes von der Universität Oxford hat keine Beweise dafür gefunden, dass die DNA dieses Haares mysteriösen Primaten gehört. Stattdessen gehörten sie größtenteils völlig mysteriösen Säugetieren - Stachelschweinen, Waschbären und Kühen.
Mein Korrespondent fasste seine Meinung kurz zusammen: "Nun, und das!"
Dieses neue Werk wird nicht als eines der größten wissenschaftlichen Werke aller Zeiten in der Geschichte bleiben. Es ändert nichts an unserer Sicht auf die natürliche Welt und auf uns selbst. Aber es zeigt die kontraintuitive Art und Weise, wie die moderne Wissenschaft funktioniert.
Die Leute glauben oft, dass die Arbeit von Wissenschaftlern darin besteht, zu beweisen, dass die Hypothese wahr ist - die Existenz von Elektronen oder die Fähigkeit eines Arzneimittels, Krebs zu behandeln. Aber oft tun Wissenschaftler das Gegenteil: Sie beschließen, die Hypothese zu widerlegen.
Wissenschaftler haben viele Jahrzehnte gebraucht, um diese Methode zu entwickeln, aber eines Tages in den frühen 1920er Jahren sticht diese Geschichte besonders stark hervor. Auf einer landwirtschaftlichen Forschungsstation in England machten drei Wissenschaftler eine Teepause. Der Statistiker Ronald Fisher schenkte eine Tasse ein und bot sie seinem Kollegen
Muriel Bristol an .
Bristol lehnte ab. Sie bevorzugte den Geschmack von Tee mit Milch, als die Milch zum ersten Mal in eine Tasse gegossen wurde.
"Unsinn", antwortete Fisher, wie sie sagen. "Ich bin sicher, es gibt keinen Unterschied."
Aber Bristol behauptete sich. Sie behauptete, sie könne den Unterschied bemerken.
Der dritte Wissenschaftler, William Roach, der an dem Gespräch teilnahm, schlug ein Experiment vor. (Möglicherweise war es auch wissenschaftliches Flirten: Roach und Bristol heirateten 1923). Aber wie kann man die Aussage von Bristol überprüfen? Die einfachste Aktion für Fisher und Roach bestand darin, eine Tasse Tee einzuschenken, damit sie sie nicht sah, es auszuprobieren und sie zu fragen, wie sie hergestellt wurde.
Aber wenn Bristol richtig vermutet, wird dies kein Beweis für ihre hohe Sensibilität sein. Mit einer 50% igen Chance auf die richtige Antwort kann sie es einfach aus Versehen erraten.
Einige Jahre später beschrieb Fisher in seinem 1935 erschienenen Buch The Design of Experiments, wie eine solche Aussage überprüft werden kann. Anstatt zu beweisen, dass Bristol den Unterschied zwischen verschiedenen Tassen Tee spüren kann, versuchte er, die Hypothese zurückzuweisen, dass ihre Wahl zufällig war. "Diese Hypothese kann als
Nullhypothese bezeichnet werden", schrieb Fisher. - Die Nullhypothese wird nie bewiesen, kann aber während des Experiments widerlegt werden. Wir können sagen, dass jedes Experiment nur existiert, um Fakten die Möglichkeit zu geben, die Nullhypothese zu widerlegen. “
Fisher fand einen Weg, die Nullhypothese abzulehnen - dass Bristol eine zufällige Wahl trifft. Er wird acht Tassen Tee zubereiten, in vier gießt er zuerst Milch und in den restlichen zweitens Milch. Er mischt die Tassen nach dem Zufallsprinzip und schlägt Bristol vor, eine Tasse Tee zu probieren. Dann wird er sie in zwei Gruppen einteilen - Tassen, in die ihrer Meinung nach zuerst Milch gegossen wurde, fallen in eine Gruppe und die restlichen in eine andere.
Bristol soll brillant experimentiert und alle acht Tassen korrekt identifiziert haben. Dank des Fisher-Versuchsplans war die Wahrscheinlichkeit gering, dass sie acht Tassen zufällig in zwei Gruppen aufteilte. Es gab 70 verschiedene Möglichkeiten, acht Tassen in zwei 4er-Gruppen zu unterteilen, was bedeutete, dass Bristol in nur 1 von 70 Fällen zufällig die richtige Sortierung der Tassen bestimmen konnte.
Der Fisher-Test konnte die Möglichkeit, dass Bristol richtig vermutete, nicht vollständig ausschließen. Es bedeutete einfach, dass die Wahrscheinlichkeit dafür gering war. Er konnte es noch weiter reduzieren, indem er Bristol dazu brachte, mehr Tee zu trinken, aber er konnte es niemals auf Null reduzieren.
Da es unmöglich ist, absolute Beweise zu finden, bevorzugte Fisher einen praktischen Ansatz für Experimente. In dem Labor, in dem sie mit Bristol zusammenarbeiteten, musste Fisher die über Jahrzehnte gesammelten Daten analysieren, um festzustellen, ob diese Informationen Aufschluss über verschiedene Details geben konnten, beispielsweise über das beste Rezept für die Düngung von Getreide. Wissenschaftler könnten diese Daten verwenden, um größere Experimente mit immer höherer Genauigkeit der Ergebnisse zu entwickeln. Fisher glaubte, dass es keinen Sinn machte, ein Experiment zu entwerfen, das Jahrhunderte dauern könnte, um Ergebnisse zu erzielen. Irgendwann, dachte er, müssen Wissenschaftler den Job einfach beenden.
Er glaubte, dass eine bedeutende Fehlerquote 5% betrug. Wenn wir davon ausgehen, dass die Nullhypothese wahr ist, und feststellen, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Daten angezeigt werden, 5% nicht überschreitet, können Sie sie sicher ablehnen. Im Fall von Bristol lagen die Chancen, die in diesen Rahmen passen, bei etwa 1,4%.
Zum größten Teil dank Fisher ist die Nullhypothese zu einem wichtigen Werkzeug für die wissenschaftliche Entdeckung geworden. Überprüfungen auf Nullhypothesen finden sich in allen Bereichen der Wissenschaft, von Psychologie über Virologie bis hin zur Kosmologie. Und Wissenschaftler verwenden nach Fisher eine Fehlerquote von fünf Prozent.
Das bringt uns zurück zum Bigfoot.
Im Laufe der Jahre der Existenz von Bigfoot, Bigfoot, Yeti und anderen mysteriösen Kreaturen wurden verschiedene zweifelhafte Beweise vorgeschlagen. Die Existenz von keinem von ihnen wurde bewiesen, aber es wurde nicht klar widerlegt
Die Menschen behaupten seit Jahrzehnten, haarige Humanoide zu haben. Sie boten körnige Fotos, mehrdeutige Spuren von Spuren und mysteriöse Haarsträhnen. In den letzten Jahren haben sie sogar versucht, DNA aus Haaren zu extrahieren, aber Wissenschaftler lehnten solche genetischen Studien ab, weil sie die in solchen Studien verwendeten Standardsicherheitsmaßnahmen nicht anwendeten.
Bigfoot-Anhänger argumentieren ständig, dass professionelle Wissenschaftler unwiderlegbare Beweise absichtlich ignorieren. Das Problem ist, dass diese Unterstützer keine wissenschaftliche Herangehensweise an das Bigfoot-Problem verfolgen. Vor zwei Jahren beschlossen Sykes und Kollegen, eine wissenschaftliche Untersuchung dieser Haare des „abnormalen Primaten“ durchzuführen. Dies beinhaltete die Erstellung der Nullhypothese, die wir zu widerlegen versuchen müssen.
Sie entwickelten die folgende Nullhypothese: Das Haar, das angeblich dem Bigfoot gehörte (Bigfoot, Yeti oder andere lokale Arten der Kreatur), gehört tatsächlich keinem unbekannten Primaten, sondern berühmten Säugetieren. Sie extrahierten DNA-Fragmente aus 30 verschiedenen Haarproben und konnten aus jeder Probe den gleichen kurzen Abschnitt isolieren. Sie verglichen es dann mit den entsprechenden DNA-Fragmenten, die von vielen lebenden Säugetieren erhalten wurden.
Die Ergebnisse waren klar: Wissenschaftler fanden für alle 30 Proben eine genaue Übereinstimmung mit bekannten Säugetieren.
Bedeutet dies, dass Sykes und Kollegen die Existenz von Bigfoot geleugnet haben? Nein. Es bedeutet nur, dass Sykes im Gegensatz zu Fisher und seinem Tee die Nullhypothese nicht widerlegen konnte. Aber die Frage nach der Existenz von Bigfoot bleibt offen und wird es immer sein.
Dies bedeutet nicht, dass es in der Sykes-Studie keine Überraschungen gab. Zwei Haarproben aus dem Himalaya stimmten mit der DNA eines 40.000 Jahre alten fossilen Eisbären überein. Was seltsam ist, ihre DNA stimmt nicht mit den heute lebenden Eisbären überein.
In dem Bericht schlagen Sykes und Kollegen eine Option vor, wie dies geschehen könnte. Es ist möglich, dass sich die alten Eisbären und Braunbären untereinander kreuzten und einige der im Himalaya lebenden Bären noch ein Stück DNA des alten Eisbären tragen.
Einige Skeptiker haben eine alternative Erklärung vorgeschlagen. Es ist möglich, dass die DNA, ähnlich der des Eisbären, einem heute lebenden Säugetier entnommen wurde - beispielsweise einem Braunbären -, der einige Mutationen durchlief, die eine falsche Ähnlichkeit mit der DNA eines alten Eisbären hervorriefen.
Diese Skeptiker haben tatsächlich die Nullhypothese aufgestellt. Und Sie können es auf einfache Weise widerlegen. Wissenschaftler müssen mehr DNA von diesen mysteriösen Bären finden. Wenn auch andere DNA-Abschnitte mit denen alter Eisbären übereinstimmen, kann diese Nullhypothese zurückgewiesen werden.
So schreitet die Wissenschaft von einer Nullhypothese zur nächsten voran.
Karl Zimmer ist Kolumnist der New York Times und Autor von 12 Büchern, darunter A Planet of Viruses.