Forskare som studerar jordens biosfär tenderar att verka från en av tre vetenskapliga kulturer, var och en med olika sätt att bedriva vetenskap, och som har arbetat mestadels oberoende av varandra, finner författarna till ett Perspective publicerat i PNAS den 19 april 2024. SFI-professorerna Christopher Kempes och Geoffrey West, tillsammans med extern professor Brian Enquist (University of Arizona) identifierar och förklarar de tre kulturerna och föreslår att en återkoppling av dem kan hjälpa till att påskynda biosfärvetenskapen.

Den första kulturen – varians – är vad vi alla deltar i när vi deltar i fågelräkningar eller samlar insekter eller vilda blommor. Det är att namnge och observera detaljerna i biologi. Den andra – exakthet – betonar modeller som använder allt mer data och allt finare detaljer och upplösning.

"Exakthetskultur skulle vara perspektivet att världens bästa modell är en modell i världsstorlek", säger Kempes. Den tredje – grovkornig kultur – fokuserar på allmänheter, förenklingar och underliggande principer. Detta tillvägagångssätt försöker räkna ut helheten. Dessa kulturer finns inom vetenskapen men är för närvarande relativt frånkopplade inom biovetenskaperna.

"I slutändan behöver och inbegriper god vetenskap alla dessa kulturer", säger West. "Och god vetenskap – det vill säga en djup förståelse som förklarar vad vi vet och observerar, ger nya insikter och gör förutsägelser som kan testas – ligger till grund för långsiktiga lösningar på stora problem.

"Det är avgörande för att informera praktiker och beslutsfattare om att ta itu med 2000-talets enorma problem. Detta har blivit en mycket brådskande fråga för att ta itu med planetens framtid och hållbarheten för hela vårt socioekonomiska företag."

Men det finns en eftersläpning i att utveckla en prediktiv vetenskap om biosfären. Kritiker antyder att orsaken kan vara brist på data, ett otillräckligt antal experiment eller biosfärens komplexa natur. "Vi föreslår att det är mer än så", säger Enquist. "Till stor del beror eftersläpningen på olösta spänningar mellan dessa tre vetenskapliga kulturer."

Och den spänningen begränsar hur snabbt vetenskapen kan utvecklas, hur djupt vi kan förstå och vår förmåga att göra förutsägelser. "Syntetisk, synergistisk och integrerad vetenskap - vetenskap som kan ta itu med allt mer komplexa problem - uppstår när alla tre kulturerna slås samman", säger han.

Författarna pekar på evolutionsteorin som ett exempel. Charles Darwin och Alfred Russel Wallace började var och en i varianskulturen men tänkte också i termer av allmänna principer. De utvecklade självständigt den (mycket grovkorniga) evolutionsteorin.

Senare kombinerades denna teori med genetik för att producera matematiska teorier för populationsgenetik, vilket ledde till den moderna evolutionära syntesen. Den teorin har i sin tur utvecklats med modeller och modern datoranvändning genom exakthetskultur.

Oundvikligen uppstår spänningar när man integrerar kulturer, men det kan vara bra för vetenskapen – dessa spänningar avslöjar antaganden, vilket leder till en transparent förståelse av de viktigaste variablerna och mekanismerna som driver systemet, säger Enquist. Integration gör förutsägelser mer effektiva genom att ständigt utmana teori med data och tillhandahåller en iterationsmekanism. Det i sin tur gör det möjligt för forskare att snabbt förfina sina antaganden och förutsägelser och vägleder ny datainsamling.

För att gå mot integration föreslår författarna att biosfärens vetenskapssamfund engagerar sig mer med vetenskapshistoriker och ökar uppsökandet, workshops, grundkurser, utmärkelser och finansiering om transkulturalism inom vetenskap. Slutligen måste vetenskapliga tidskrifter främja artiklar som inte bara överskrider discipliner utan också kulturer.

Som den moderna evolutionära syntesen visade, har biologer inte alltid varit uppdelade efter kultur och det behöver de inte vara nu. Genom att bryta ner konstgjorda akademiska och intellektuella barriärer kommer biosfärsforskare att öppna dörren till snabba, revolutionära och akut nödvändiga vetenskapliga framsteg, säger Kempes. "Allt som egentligen krävs är att människor intresserar sig för de andra vetenskapliga kulturerna."

Mer information: Brian J. Enquist et al, Att utveckla en prediktiv vetenskap om biosfären kräver integrering av vetenskapliga kulturer, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2209196121

Journalinformation: Proceedings of the National Academy of Sciences

Tillhandahålls av Santa Fe Institute