Редукционизм и научные исследования
Не бойтесь сделать большой шаг.
Нельзя пересечь расселину в два прыжка.
До сих пор мы выясняли, насколько укоренилась редукционистская парадигма в представлениях о питании ученых и чиновников и как это влияет на мнение простых людей. Мы увидели, что питание холистично и его нельзя полностью понять в рамках редукционизма. Оно слишком сложно, в нем очень много переменных.
В этой главе я расскажу о различиях между редукционистскими и холистическими научными исследованиями и покажу причины, по которым редукционистское мировоззрение обречено на провал, когда пытается объяснить и управлять удивительно сложной системой – организмом человека.
Редукционистская наука и причинные связи
Как я показал в главе 5, редукционизм видит в науке что-то вроде математического уравнения. Он ищет причины и следствия, и чем конкретнее исследование, тем лучше. Святой Грааль – способность уверенно заявить, что А вызывает Б. Когда вы это знаете и хотите устранить Б (например, рак печени), вы думаете, как уменьшить или убрать A (скажем, афлатоксин) или блокировать процесс, в рамках которого А ведет к Б.
От редукционистской науки неотделимо допущение, что мир устроен линейно и в нем действуют простые причинно-следственные связи. Что я имею в виду? Есть три классических условия, доказывающие, что А вызывает Б.
1. А всегда предшествует Б.
2. Б всегда следует за А.
3. Отсутствует В, также способное вызывать Б.
Особо не разгуляешься. Здесь нет места запутанным, непредсказуемым и сложным взаимодействиям. Нет места для систем, слишком сложных, чтобы нарисовать их схему. Или для неопределенности любого рода. Именно поэтому табачные кампании могут найти ученых, которые утверждают, что курение не вызывает рак легких: не у всех курильщиков он возникает, и не все случаи рака легких связаны с курением. В редукционизме утверждение «Курение не вызывает рак легких» правдиво. Но оно ложно, когда речь заходит о практических вопросах влияния табака на рак легких и убеждении людей бросить курить.
Для редукционистов, признающих только простые причинные связи, Вселенная, по сути, механистична, как часы. Некоторые философы утверждают, что никакой свободы воли не существует, поскольку все наши мысли, эмоции и порывы – результат химических реакций, которые вызваны другими химическими реакциями, и так вплоть до Большого взрыва.
Как мудро заметил психолог Абрахам Маслоу: «Когда в руках молоток, все вокруг кажется гвоздями». Если для вас мир может функционировать только благодаря простым причинным связям, вы начинаете видеть их везде, даже там, где их нет. Мы видим мир не таким, какой он есть, а каким ожидаем его увидеть. Редукционистские исследования закономерно дают редукционистские результаты – иначе и быть не может. Верно и обратное: поскольку в редукционистских исследованиях делается допущение, что мир основан на простых причинно-следственных связях, если мы не находим таковых в предмете исследования, то смотрим не туда или нам не хватает наблюдательной и вычислительной мощности, чтобы их выявить. Единственный способ увидеть сложность природы – смотреть внимательнее.
Но искать сложность намного труднее. Однофакторные причинные связи куда легче измерить, и они дают более удовлетворительные (если не дали эффекта) ответы: как бы ни были сложны система и ее взаимодействия в реальности, хороший ученый-редукционист считает: чтобы вызвать нужный результат, необходим и достаточен всего один фактор из сотен, тысяч и миллионов, присутствующих в системе. Курильщики чаще болеют раком? Это ничего не доказывает, пока вы не выделите из сигареты одно химическое вещество, которое всегда вызывает рак. Редукционистское исследование целенаправленно игнорирует такие сложности, как искажение эффекта курения образом жизни и питанием, как и частоту курения и уровень зависимости.
Тем не менее в чем-то поиск сложности легче, чем погоня за жесткими схемами. Редукционизм может исходить из простых моделей причинной зависимости, но они часто дают неожиданные и необъяснимые результаты, намекая на сложные и туманные (а иногда неправдоподобные) решения. Холизм же предполагает сложные причинные модели, но в известном смысле указывает на простые решения. (Что может быть проще, чем «Решите большинство проблем со здоровьем, перейдя на цельную растительную пищу»!)
Иными словами, редукционистские исследования часто требуют изобретения новых сложностей – в особенности методов исследования и объяснений. Есть такой анекдот:
Миллиардер захотел разработать метод определения победителя на скачках. Позвал биолога, математика и физика, дал задание, миллион долларов и год времени. Через год приходит биолог: «Зная точную родословную лошади, успехи ее родителей, чем ее кормили, как лечили, я могу точно назвать максимальную скорость». Математик: «Имея точные статистические данные предыдущих забегов лошадей, я могу назвать приблизительные результаты…» Физик: «Мне нужно еще 10 лет, 50 млн долларов, несколько помощников и лаборатория, но я уже построил модель движения абсолютно упругого сферического коня в вакууме!»
Физики, как и редукционисты, занимающиеся питанием, потратили уйму времени на поиск решения, которое в реальном мире не работает. (Неудивительно, что одно из определений слова «академический» – «чисто теоретический»!) Поскольку я вырос на настоящей ферме, в моих исследованиях сферические животные не появлялись. Войдя в научное сообщество, я старался сделать сложность биохимии целью и центральной проблемой своей работы. Что вообще можно получить, пытаясь упростить ее и загнать в теоретические рамки?
Я не хочу, чтобы вы подумали, будто наука погрязла в редукционизме. Например, физика элементарных частиц в конце концов забросила редукционистскую мечту найти «монаду» – элементарную частицу, которую нельзя разделить на меньшие части.
Сначала физики открыли атомы. Затем – большие субатомные частицы, про которые рассказывают в школе: протоны, электроны и нейтроны. А потом начались странности. Нейтроны, кварки, мюоны, бозоны, фермионы были окрещены элементарными частицами, пока теория или наблюдения не приводили к следующему делению. Чем ближе физики смотрели, тем больше твердое вещество напоминало практически пустое пространство с мельчайшей частицей внутри. Сейчас самые передовые ученые рассматривают материю просто как плотную форму энергии. И не случайно недавно открытый бозон Хиггса был прозван «божественной частицей». Специалисты понимают, что холизм создает фундамент даже для редукционистских принципов наблюдений. Многие физики с изумлением указывают на подобие между атомами, клетками, планетами, галактиками и Вселенной в целом (сходство между различными уровнями – один из характерных признаков холистической системы). Появление в XX веке квантовой теории нанесло сокрушительный удар по редукционистской парадигме, введя неопределенность туда, где должны были присутствовать только механистические события. Физик-теоретик и популярный писатель Стивен Хокинг пишет о субатомных частицах, способных путешествовать назад во времени. Этот эффект, известный как ретропричинность, указывает на то, что некоторые последствия предваряют свои причины. Гвоздь в крышку гроба причинно-следственного редукционизма!
Тем не менее многие ученые – особенно ответственные за исследование здоровья и болезней человека (например, диетологи) – по-прежнему живут в ньютоновской вселенной XVII века.
Откуда мы знаем то, что знаем?
Ученые могут спорить с философами круглые сутки, но на деле важны доказательства. Возникает вопрос: что считать таковыми? Какие методы поиска ответов признаются в науке плохими и хорошими? Какие пригодны для данного объекта исследования?
Ответы на эти вопросы субъективны, хотя наука и считается объективным, свободным от оценочных суждений поиском. Они зависят от самих вопросов и от способов поиска. Эпидемиологи – ученые, исследующие причины болезней и здоровья человека – называют способ рассмотрения научных вопросов более формально: «дизайн исследования». Рассмотрим несколько вариантов дизайна, от холистичных до редукционистских. Подробно изучим различия между ними, типы доказательств и их влияние на выводы из исследования, особенно касающиеся питания.
Источник холистических доказательств № 1: обсервационные (экологические) исследования
Один из способов определения оптимальной диеты человека, очевидный для всех, кроме фундаменталистски настроенных редукционистов, – изучение и сравнение существующих популяций: чем они питаются и насколько здоровы. Эпидемиологи называют такой вид исследований обсервационным. Его основные черты – наблюдение без вмешательства и внимание к определенным наблюдаемым фактам, например потреблению пищи и заболеваемости, без попыток доказать причинно-следственные связи. Исследователи просто фиксируют характеристики диеты и заболеваний в популяции. Если обсервационное исследование рассматривает диету и заболеваемость в группе людей примерно в одно и то же время – как фотография, – его называют кросс-секционным. Размер исследуемой популяции может варьировать от небольшого сообщества из нескольких сотен человек до большой страны.
Результатом становятся скорее взаимосвязи между переменными, чем доказательства, что конкретная причина дает конкретное следствие. Взаимосвязи часто представляют в виде корреляций, биологическую значимость которых определяют статистически, поэтому такие исследования также называют корреляционными.
Поскольку собранные данные – средние по популяции, сделать заключение о причинной зависимости для конкретного человека невозможно. Если мы попытаемся предположить в этих данных причинную связь, мы совершим так называемую ошибку уровня обобщения. Сравнивая популяции, мы можем заметить, что, например, большое число машин – признак богатого общества – коррелирует с высоким риском рака молочной железы, также характерного для богатых. Но делать вывод, что машины вызывают рак молочной железы, или призывать женщин, боящихся рака, избегать автомобилей, не имеет смысла. Результат указывает только на то, что у двух показателей есть что-то общее, требующее дальнейшего изучения. Сила обсервационного исследования – в его способности выявлять значимые закономерности и сравнивать успешность разных стилей жизни. Однако, поскольку здесь нельзя сделать выводы о конкретных причинах, редукционисты считают такой дизайн исследования слабым.
Наш проект, положенный в основу «Китайского исследования», имел такой кросс-секционный дизайн. Используя разные виды доказательств, мы открыли, что чем больше потребление продуктов животного происхождения в регионе, тем выше распространенность многих заболеваний, включая рак различных типов, болезни сердца, инсульты и многие другие, а также смертность от них. Тем не менее критики трубили, что на основе этой корреляции мы не можем утверждать, будто растительная диета как-то влияет на снижение заболеваемости, поскольку дизайн исследования был недостаточно убедительным для таких выводов.
Они одновременно правы и неправы. Согласно редукционистской философии, формально все верно. Мы не можем утверждать, что ЦРД снижает риск заболеваний, – как и говорить, что вождение машины вызывает рак груди. Однако при внимательном рассмотрении аналогия рушится. Мы не сравнивали одну причину (вождение) с одним результатом (рак). Нашим объектом было питание – сложный набор процессов и взаимодействий. На самом деле его невозможно свести к одному фактору. Я построил китайский проект на гипотезе, что влияние питания на здоровье холистично, а не подчиняется законам редукционизма. Меня не интересовало, предотвращает ли повышение потребления витамина C простуду. Я хотел определить с холистической точки зрения, дает ли конкретная диета явно лучшие результаты для здоровья по сравнению с другими. Единственный возможный метод – изучать людей в экосистеме, сельское население Китая, питание которого явно отличается от западного. Это позволило учесть много разных факторов образа жизни и состояния здоровья, чтобы увидеть общую картину: слона, а не хобот или бивень. Мы cмогли проверить гипотезу, что определенные группы продуктов связаны с конкретными заболеваниями, имеющими схожее биохимическое основание. Это позволило нам оценить, есть ли в этих группах продуктов нечто такое, что могло бы вызывать, предотвращать и лечить эти болезни.
Холистический источник доказательств № 2: биомимикрия
Другой холистический путь поиска «идеальной» диеты – посмотреть, что едят наши ближайшие родственники: гориллы и шимпанзе. Эта стратегия называется биомимикрией. Диета приматов, в отличие от нашей, мало изменилась за последние десятки тысяч лет, поэтому можно ожидать, что они инстинктивно будут выбирать пищу, полезную для здоровья. Кроме того, на диких приматов не повлияла реклама фастфуда и правительственная пропаганда, поэтому их инстинктам, наверное, стоит доверять больше, чем нашим. К тому же на воле им не выписывают лекарств и не делают операции, чтобы исправить действие плохой диеты, поэтому, если какая-то группа приматов начнет есть нездоровую пищу, у нее возникнут болезни и ожирение, она не сможет выжить и размножаться.
Джанин Бенюс, автор книги о биомимикрии[8], считает, что первые люди использовали стратегию холистического исследования, чтобы определить, какие растения безопасны, а какие ядовиты. В конце концов, с эволюционной точки зрения лучше, чтобы дегустатором был кто-то другой.
Не будучи решающими, наблюдения за животными могут стать отправной точкой диетологических изысканий. Например, тот факт, что у шимпанзе и горилл, несмотря на ЦРД, сильные кости и мышцы, опровергает убеждение, будто людям нужно много животного белка для роста и поддержания мышечной массы. И, конечно, можно вспомнить крупнейших наземных животных – слонов и бегемотов, – которые на растительной диете не стали хилыми и тощими.
В общем, биомимикрия переосмысливает вопрос питания так, что люди становятся лишь одним видом из многих. Наблюдение за похожими на нас животными позволяет получить информацию, которую не даст изучение пищевых привычек людей, чья жизнь подчинена технологиям – от сельского хозяйства до заморозки и обработки. Оно также определяет области, в которых мы можем ошибаться, и указывает направление дальнейших редукционистских изысканий.
Холистический источник доказательств № 3: эволюционная биология
Третий холистический подход – эволюционная биология. Мы рассматриваем нашу физиологию и определяем, что наш организм научился есть и обрабатывать в ходе эволюции. Например, можно посмотреть на длину пищеварительного тракта, число и форму зубов, прямохождение, форму челюстей, pH желудочного сока и многие другие характеристики и сравнить их с аналогами у хищников и травоядных (кстати, мы почти по всем параметрам схожи с травоядными и имеем мало общего с хищниками). После этого мы можем выяснить, какие виды пищи наш организм «приспособлен» есть.
Редукционистские доказательства первого типа: проспективные эксперименты
Самая уважаемая (и потому лучше и чаще всего финансируемая) форма редукционистского дизайна – проспективные исследования. Информация записывается в реальном времени, а эффекты наблюдают по мере их появления. В простейшей форме одной группе испытуемых (экспериментальной) проводят вмешательство, а другой (контрольной) – нет. Золотой стандарт редукционистских исследований – одна из разновидностей проспективного эксперимента, известная как рандомизированное контролируемое исследование (РКИ). Слово «рандомизированное» (случайное) описывает способ распределения участников между экспериментальной и контрольной группами. В теории оно исключает влияние потенциальных искажающих факторов, равномерно размывая их по всем группам. Если вас беспокоит влияние курения на результаты вмешательства, статистика равномерно распределит этот фактор, теоретически сделав его незначимым.
РКИ часто проводят «двойным слепым» методом: ни исследователи, ни участники не знают, кому именно назначено вмешательство. В частности, при изучении лекарств никто не будет знать, принимает пациент таблетку с настоящим лекарственным веществом или такое же с виду плацебо. Пациенту не станет лучше от мысли, что он получил волшебную пилюлю{38}, а исследователи не будут подсознательно иначе лечить людей, принимающих плацебо.
Проспективные эксперименты считают «чистыми» с точки зрения дизайна, потому что вылавливают подробности с большей точностью и минимизируют «шумы» реального мира. Это позволяет исследователям изолировать интересующий их эффект вмешательства. Выделение одной переменной (X) по идее дает ученому право говорить, что «X вызывает Y», где Y – результат, возникающий после X и не возникающий в его отсутствие.
Это как нельзя кстати, если нужно выделить один фактор: например, при оценке безопасности и эффективности нового препарата. Но даже в фармацевтических исследованиях неизбежен компромисс между уверенностью в контролируемых условиях и применимостью результата в запутанном мире. Чем лучше мы контролируем эксперимент, тем меньше он напоминает реальность.
Несмотря на неплохие результаты при исследовании отдельных химических веществ, эти методы не могут дать прогностических моделей сложных взаимодействий с многочисленными причинами и эффектами – иными словами, для жизни.
Редукционистские доказательства второго типа: исследования «случай-контроль»
Другой широко распространенный дизайн, который ученые-редукционисты считают менее специфичным, чем проспективный, – исследования «случай-контроль». Людей с определенным заболеванием сравнивают с лицами того же пола, возраста и т. д., у которых этого заболевания нет. Исследователи смотрят на различия в образе жизни между группами, которые могут привести к разным результатам. С помощью таких экспериментов обычно тестируют воздействия, которые невозможно или неэтично применять на людях: диету, образ жизни, влияние токсинов. Вы не заставите половину участников питаться только в McDonald’s, но можно найти людей, которые выбрали такую диету сами, и посмотреть, что с ними произойдет.
Исследования «случай-контроль» могут быть ретроспективными, когда для объяснения исхода болезни используют предыдущие наблюдения, или проспективными, если берутся группы с разным образом жизни и диетой и выясняется, что с ними произойдет. В обоих случаях участников распределяют по группам не рандомизированно, поэтому невозможно доказать, что различия вызвали конкретные исходы. Проблема в том, что люди, схожие по одной характеристике, вероятно, будут похожи по многим другим. Невозможно сказать, какая из них была фактором, ведущим к разным результатам. Чтобы устранить проблему, обычно прибегают к ряду статистических процедур, именуемых «поправкой на вмешивающийся фактор».
Она работает следующим образом. Представьте, что вы изучаете связь между раком молочной железы и потреблением жиров. Вы берете две группы: в первую входят женщины с раком молочной железы (случаи), а во вторую – без этого диагноза (контроль). Вы задаете им вопросы о пищевом поведении и пытаетесь понять, потребляют ли «случаи» больше жиров. Но есть проблема: у женщин с раком выше содержание жира в организме. Где здесь причина и где следствие? Пищевые жиры вызвали рак молочной железы? Или женщины, склонные к ожирению, более подвержены раку?
Чем больше вопросов мы себе задаем и чем больше взаимодействий допускаем, тем глубже тонем в кошмаре редукциониста. Может быть, женщины с раком и более высоким содержанием жира в организме генетически предрасположены и к тому и к другому, поэтому можно не выяснять, сколько жиров потребляют женщины без этой склонности? А может, есть еще какая-то переменная, о которой мы пока не знаем? Может, полные женщины меньше тренируются и чаще впадают в депрессию из-за предрассудков, и именно это ведет к раку молочной железы? Или они полнее из-за депрессии, заставляющей их больше есть и меньше заниматься спортом? Или меньше знают о здоровом питании, что иногда коррелирует с худшим медицинским обслуживанием, а оно соотносится с меньшим доходом, который связан с меньшей доступностью свежих овощей и фруктов, а та – с проживанием в районах с повышенной концентрацией средовых токсинов?
Чтобы устранить эту неопределенность, редукционисты используют статистику. Она помогает удержать все потенциальные источники засорения данных на постоянном уровне и устранять их последствия. Иными словами, они сравнивают маленькие сегменты каждой группы, в которых вмешивающиеся факторы практически одинаковы. Конечно, это возможно только для тех факторов, которые мы представляем и способны измерить. Поскольку ни у кого нет неограниченного времени и денег, всегда будут оставаться факторы, которые не нейтрализуются с помощью статистики.
Но чем больше ученые пытаются распутать сеть воздействий вокруг конкретного исхода для здоровья, тем менее полезными становятся «результаты». Допустим, в случае рака молочной железы мы сделали «поправку» на все влияния, которые можем представить, и остались две переменные: уровень ожирения и заболеваемость раком. Если мы заявим, что женщины с ожирением чаще болеют раком, рецепт профилактики сведется к совету «сбросить вес». Все, что поможет избавиться от пары килограммов, станет формой профилактики рака. Питательные коктейли вместо еды, низкоуглеводные диеты, голодания с лимонным соком и всевозможные безумства будут привязаны к пользе для здоровья независимо от механизма связи между ожирением и болезнью. А теперь представьте, что оба состояния – зависимые переменные диеты с высоким содержанием переработанных животных продуктов и недостатком цельной растительной пищи. Для многих женщин, сидящих на диете, чтобы «любой ценой похудеть и избежать рака», это обернется выбором продуктов, которые повысят, а не снизят риск.
Это как заметить, что счастливые люди чаще улыбаются, и изобрести прибор, растягивающий губы для лечения депрессии. Безусловно, улыбка – признак радости. Несомненно, между ними существует корреляция. Конечно, если больше улыбаться, можно повлиять на настроение. Но выделение одной улыбки и игнорирование всех остальных факторов счастья и депрессии нелепо.
Думаете, эти примеры невероятны? В главе 11, посвященной шумихе вокруг пищевых добавок, мы поговорим о последствиях узости редукционистских исследований для реального мира. Там статистические поправки используются, чтобы доказать, что определенные питательные вещества – не только маркёры хорошего здоровья, но и его причина. При этом игнорируется множество факторов, окружающих эти нутриенты, как будто они не важны или вообще не существуют. Результат таких просчетов – не просто пустая трата денег покупателями витаминов; иногда это ведет к серьезным заболеваниям и даже преждевременной смерти.
Холистические исследования против редукционистских
Причина, по которой холистические методы познания реальности критикуются многими современными учеными, в том, что они расплывчаты и неточны. Они не сужают причины и следствия до точки, где все безупречно, повторяемо и измеримо до пятой цифры после запятой, как при редукционистском дизайне исследования.
Редукционизм стремится устранить все вмешивающиеся факторы: переменные, способные повлиять на исход в дополнение к основному рассматриваемому веществу. Но поскольку питание – феномен холистический, бессмысленно изучать его как переменную, ведь при этом не учитываются сложные взаимодействия.
Вся суть холизма в том, что нельзя исследовать один фактор, отбросив все остальные. Содержание жира в организме и пище, уровень образования, депрессии, социально-экономическое положение и многие другие характеристики явно связаны друг с другом и с системами нашего организма. Хотя кажется, что статистические поправки способны упаковать реальность в красивые коробочки, они не объясняют ее основ.
Нельзя исследовать холистические феномены исключительно редукционистски, не пожертвовав при этом реальностью и истиной.
Новая парадигма диетологических исследований
В своих лучших проявлениях эпидемиология делает выводы на основе многих дизайнов исследований, совсем как группа слепых ученых, которые объединили результаты, чтобы лучше понять слона. К сожалению, воспринимаются всерьез и щедро финансируются только редукционистские работы: до такой степени, что вся эпидемиология склонилась в сторону редукционистской философии. Вы дадите электронный микроскоп человеку для исследования слона, чтобы потом расспрашивать его о психологии и социальных структурах этих животных? Единственный способ найти холистические ответы – смотреть и видеть. Критики-редукционисты возражают: «Китайское исследование» было слабым экспериментом, потому что мы не показали независимые эффекты отдельных факторов, и результаты неприменимы на индивидуальном уровне. Надеюсь, вы уже поняли, что такая критика неуместна. Нам не надо знать действие отдельных факторов на здоровье, потому что природа устроена иначе. Питание действует на здоровье холистически; сосредоточиваясь на отдельных веществах, мы это упускаем и неправильно интерпретируем. В Китае оценка проводилась с холистической точки зрения по самому замыслу проекта и уникальной постановке эксперимента и были доказаны причинно-следственные связи между диетой и заболеваниями благодаря важным связям между потреблением пищи, клиническими маркёрами риска заболеваний и последствиями для здоровья.
При изучении лекарств больше всего информации дают РКИ. Но в диетологии самый информативный дизайн исследования – холистический. Он позволяет увидеть, как повлиять на невообразимо сложные взаимодействия и стать здоровым благодаря простому выбору пищи.