本文发表在《大众科学》的前博客网络中，反映的是作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
当臭名昭著的“砷 DNA”细菌的所谓发现被发表时，我一位研究天体生物学的朋友对它赞不绝口，认为这是一项令人兴奋的科学进步。当我主要基于我对含砷生物分子不稳定性的理解而对这一发现表示保留时，她滔滔不绝地说：“但你当然会持怀疑态度；你是一名有机化学家！”
她是对的。作为化学家，我和我的许多同事忍不住将注意力集中在我们认为整个发现中最值得怀疑的方面：不知何故，与我们对基本化学的理解相反，细菌内部的“砷 DNA”却在稳定地运转、复制并执行其常规功能。
事实证明，化学家是对的。研究人员几个月后对砷 DNA 类似物进行的测量发现，砷类似物的稳定性与它们的磷酸盐类似物相差惊人的 1017 倍。奇怪的是，物理学家、天文学家、地质学家甚至生物学家对这一发现的有效性都更加宽容。出于某种原因，这些科学家使用的标准与化学家使用的标准不同，最终化学家的标准被证明是“正确的”标准。这并不是化学家的胜利和其他科学的污点，因为在某些情况下，其他科学可能在确定前所未有的科学发现的真伪时使用了正确的标准。
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因此，砷 DNA 的惨败说明了现代跨学科科学一个非常有趣的方面——需要调和不同科学之间可能存在的不同证据或证明标准。这一方面是 Steven Benner、William Bains 和 Sara Seager 在《天体生物学》杂志上发表的一篇简短但发人深省的文章的重点。
这篇文章解释了为什么地质学家、物理学家和生物学家在不同程度上接受的证明标准，却不被化学家接受。答案与我们所说的“背景知识”有关。在这种情况下，鉴于他们对砷酸酯不稳定性的了解，化学家不得不提出这样的问题：骨架中用砷取代磷的 DNA 如何能保持稳定。后者已经研究了几十年，虽然以前没有合成过砷 DNA 本身，但已知较简单的砷酸酯在水中高度不稳定。化学家们很自信地从这些简单的案例中推断出对砷 DNA 稳定存在的质疑；如果砷 DNA 真的如此稳定，那么他们五十年以来所了解的关于砷酸酯的一切都将是错误的，而这种可能性极小。因此，对于化学家来说，砷 DNA 是一种非同寻常的主张。正如卡尔·萨根所说，他们需要看到非同寻常的证据才能相信它，而这种证据最终并没有出现。
然而，对于地质学家来说，接受这些说法要容易得多。正如这篇文章指出的，这是因为在矿物质中，同一元素周期表列中的元素很容易与其他元素相互交换。众所周知，砷尤其会取代砷酸盐和磷酸盐矿物岩石中的磷。与化学家不同，地质学家发现砷取代磷的说法与他们的经验非常一致。物理学家也欣然接受了这个观点。正如作者所说，物理学家通常会区分两个假设；在这种情况下，DNA 含有砷的假设与 DNA 不含有砷的假设。因此，物理学家发现许多明显表明 DNA 中存在砷酸盐的测试为支持一个假设而非另一个假设提供了支持。物理学家没有意识到要问的关键问题是关于砷 DNA 的稳定性。
像化学家一样，生物学家也持怀疑态度。生物学家通常通过将新生命形式与现有生命形式进行比较来检查其有效性。在这种情况下，当检查细菌的基因序列和谱系时，发现它们与普通的含磷酸盐细菌非常相似。因此，生物学家的背景知识促使他们提出这样的问题：为什么一种与其他现有细菌相似的细菌会突然在砷而不是磷上生存。
当然，最终，没有一项重复的研究发现 GFAJ-1 细菌中存在砷。但这可能对化学家来说是最不令人惊讶的。因此，GFAJ-1 的案例表明，不同的科学对于他们认为的“证据”可能具有不同的标准。对一个领域来说可能合适的东西，对其他领域来说可能存在争议或不可接受。这一事实至少有助于回答 GFAJ-1 论文中的一个问题：为什么它会被像《科学》这样著名的期刊接受？答案几乎肯定与手稿被送给行星科学家而不是化学家或生物学家作为审稿人有关。这些科学家有不同的证据标准，他们热情地推荐了这篇论文的发表。这里的一个关键教训是，任何关于跨学科主题的论文都必须至少发送给来自该领域每个学科的一位专家。天体生物学、药物发现和社会心理学等高度跨学科的领域是这种政策的首选。
依赖于学科的证明标准不仅解释了偶尔糟糕的科学如何被发表，或者有希望的结果如何被拒绝，而且还深入探讨了事实上构成科学“证明”的更深层问题。这个问题让我想起了关于心理学或经济学是否是一门科学的定期辩论。事实是，很多时候，心理学或经济学中的证明标准可能不被物理学家或统计学家接受。举一个简单的例子，在心理学实验中，通常不可能获得优于 0.6 的相关性。然而，这种标准在心理学界可以被接受为证明，部分原因是关于人类的实验太复杂，无法获得更准确的数字；毕竟，大多数人不是斜面或从塔上掉落的球。此外，人们可能并不总是需要准确的相关性来辨别有价值的趋势和模式。统计显著性可能并不总是与现实世界的显著性相关（运行临床试验的研究人员尤其会意识到这一事实）。
Benner、Bains 和 Seager 的文章最后提出了如何在高度跨学科的科学中调和相互冲突的证明标准，这是一个在本质上跨学科研究的时代将变得越来越重要的问题。
我认为 GFAJ-1 的惨败本身就提供了一个答案。在那种情况下，基于多年经验，化学家提出了最“明显”的反对意见。此外，这是一种“强烈”的反对意见，因为它真的提高了他们学科的风险；如前所述，如果存在砷 DNA，那么化学家所了解的关于基本化学反应的大部分内容可能不得不被修改。从这个意义上说，这确实是卡尔·波普尔所提倡的那种可证伪的、成败攸关的测试。因此，一个有说服力的策略可能是首先考虑这些强烈的、明显的反对意见，无论它们来自哪个学科。如果一项发现通过了这些强烈反对意见的考验，那么它可能会受到其他学科提供的要求较低、更宽松的标准的约束。如果它通过了所有标准，那么我们或许实际上可以声称有一项新发现，而这种发现很少出现，并且可以推动整个领域的发展。