Wyobraź sobie, że ktoś zrobił zestawienie, w jakich miesiącach najczęściej dochodzi do ataków rekinów i porównał to z ilością sprzedanych lodów. Ataków rekinów jest więcej w miesiącach letnich i niemal nie ma ich w grudniu. Podobnie ma się sprzedaż lodów. Sprawny statystyk mógłby dokonać stosownych obliczeń i dojść do wniosku, że jest silna korelacja między tymi dwiema zmiennymi. Pozostałoby jedynie odpowiedzieć na pytanie: czy rekiny idą na lodowy deser po ataku na człowieka, czy może ludzie, którzy zjedli lody są smaczniejsi dla rekinów?
Korelacja a przyczynowość
Ten przykład jest w oczywisty sposób absurdalny i każdy domyśla się, że nie ma bezpośredniego związku między atakami rekinów a spożyciem lodów. Korelacja występuje jedynie dlatego, że kiedy temperatura rośnie, to ludzie chętniej kupują lody i chętniej wchodzą do morza, gdzie narażają się na atak rekinów. Korelacja to jedynie współwystępowanie. Nie ma przyczynowości bez korelacji, ale korelacja nie oznacza jeszcze, że związek jest przyczynowy.
Jednak zwykle nie jest tak łatwo i odróżnienie korelacji od przyczynowości nie jest tak oczywiste. Napiszę kilka przykładów, żeby uświadomić, z jak trudnymi problemami muszą mierzyć się naukowcy. Wybrałem przykłady z nauk biomedycznych, bo te są mi najbliższe. Starałem się, żeby były logiczne, ale są one bardzo uproszczone i nie zawsze muszą być w 100% prawdziwe.
Witamina D i otyłość
Możemy zauważyć, że osoby o niższym stężeniu witaminy D we krwi częściej cierpią na otyłość. Ktoś powie, że niedobór witaminy D sprzyja otyłości. Ale może jest tak, że rozpuszczalna w tłuszczach witamina D kumuluje się w tkance tłuszczowej i przez to jest jej mniej we krwi. Albo ludzie otyli odżywiają się gorszą dietą, ubogą w witaminę D. A może są mniej aktywni fizycznie i rzadziej przebywają na słońcu, a więc mogą mniej jej zsyntetyzować w skórze.
Infekcje i przeziębienia
W zimie obserwujemy więcej infekcji wirusowych. Kiedyś uważano wręcz, że to wyziębienie („przeziębienie”) po prostu powoduje chorobę. Dzisiaj wiemy, że przyczyną są infekcje (głównie wirusowe). Ale czy wyziębienie ułatwia zachorowanie? To wydaje się logiczne, ale może w zimie ludzie przebywają więcej w pomieszczeniach, często w grupach, co ułatwia transfer patogenów. Większą zachorowalność na grypę obserwuje się w rejonach tropikalnych podczas pory deszczowej, a jest tam przecież bardzo ciepło. Albo wysuszone zimnym powietrzem błony śluzowe są bardziej narażone na atak wirusa?
Awokado i wartość zdrowotna diety
Jest badanie, które pokazuje, że osoby, które jedzą więcej awokado są zdrowsze, szczuplejsze i zdrowiej się dożywiają. Czy oznacza to, że awokado jest tak wybitnie zdrowym i korzystnym produktem? Bez wątpienia awokado jest dość zdrowe. Jednak nie można zignorować tego, że ktoś, kto je awokado, zazwyczaj jest bardziej zainteresowany zdrową dietą i ma odpowiedni budżet, by dbać o swoje zdrowie.
Dieta zakwaszająca i zdrowie
Łatwo wykazać, że osoby spożywające dietę niskozakwaszającą są zdrowsze – jest wiele badań na ten temat. Nie musi mieć to jednak żadnego związku z zakwaszeniem, a jedynie z tym, że taka dieta jest bogata w warzywa i owoce. Więcej o tym w tekście o diecie zakwaszającej.
Połącz kropki, czyli ustalanie przyczynowości
Każdy zna tę kolorowankę, w której trzeba połączyć kropki, żeby uzyskać obrazek. Taką zabawą jest często praca naukowca. O ile bowiem stwierdzenie korelacji jest dość łatwe, tak ustalenie przyczynowości jest trudne. Wymaga znajomości dotychczas zgromadzonych informacji w danym obszarze i często też dodatkowych badań. Jak to się robi? Należy znaleźć odpowiedzi na kilka pytań:
1. Czy jest to biologicznie/chemicznie/fizycznie możliwe?
Wracając do przykładu z witaminą D. Receptory dla witaminy D znajdują się w wielu tkankach. W tym tkance tłuszczowej i mięśniowej. Jest więc biologicznie możliwe, że witamina D wpływa na otyłość. Inaczej jest w przypadku homeopatii. Są pojedyncze badania, które pokazują korzystny efekt stosowania homeopatii, jednak są niewiarygodne, ponieważ jest biologicznie i chemicznie niemożliwe, żeby woda miała pamięć i oddziaływała na tkanki. To tak jak z puzzlami. Jeśli znajdujesz element, który nie pasuje do całej reszty układanki, to mało prawdopodobne, że całość ułożyłeś źle. Raczej jest on z innego zestawu.
2. Czy wcześniejsze/inne badania pokazują coś podobnego?
Jeśli wiele wcześniejszych badań wykazało, że istnieje związek, który stwierdzono w danym badaniu, to możemy argumentować, że rzeczywiście taki związek występuje. Nie jest to doskonały dowód za przyczynowością, ale jeśli są inne dane świadczące za takim związkiem i ma on biologiczny sens, to jest to prawdopodobne.
3. Czy istnieje zależność dawka-odpowiedź
Przyjrzyjmy się awokado. Zależność, że osoby bardziej zainteresowane zdrowym stylem życia będą chętniej sięgać po awokado jest trudna do podważenia. Moglibyśmy jednak zauważyć, że zależność ta jest na zasadzie dawka-odpowiedź, czyli więcej zjedzonych awokado to lepszy stan zdrowia. Nasuwałoby to związek przyczynowy.
4. Co było pierwsze?
Klasyczny dylemat jajka i kury. Wiele badań to tzw. badania przekrojowe, które badają związek w jednym momencie w czasie. Przykład – wspomniane stężenie witaminy D u osób otyłych. Nie pozwala to stwierdzić, czy obniżone stężenie witaminy D nastąpiło przed czy po pojawieniu się otyłości. Jednak moglibyśmy badać stężenie witaminy D u ludzi przez kilkanaście lat i oceniać jej wpływ na ryzyko otyłości. Być może zauważylibyśmy, że stężenie witaminy D obniża się przed pojawieniem się otyłości. Dzięki temu zyskalibyśmy argument za przyczynowością.
Na podobnej zasadzie działają prospektywne badania żywieniowe, w których przez wiele lat obserwuje się nawyki żywieniowe uczestników, a potem analizuje, na jakie choroby zapadają. Jest to istotna przewaga nad badaniami przekrojowymi i kliniczno-kontrolnymi, ponieważ osoby, które zachorowały, mogą zmieniać swoje nawyki żywieniowe w momencie diagnozy. U chorych mogą też zmieniać się parametry krwi np. spadać stężenie witaminy D i cholesterolu lub wzrastać wapnia i potasu – mimo, że żaden z tych czynników nie będzie przyczyną choroby, a jedynie jest jej konsekwencją.
5. Możemy wyeliminować pozostałe zmienne?
Przykład z awokado. Obserwujemy, że osoby, które jedzą awokado, zdrowiej się odżywiają i są szczuplejsze. Podejrzewamy jednak, że konsumenci awokado są bardziej zainteresowani zdrowym stylem życia i bardziej majętni. Można zapytać konsumentów awokado o to, ile zarabiają, co wiedzą o diecie i jak oceniają swój styl życia. Potem odpowiednie narzędzia statystyczne pomogą nam wyłuskać, czy rzeczywiście to awokado jest przyczyną lepszego stanu zdrowia. Trzeba jednak pamiętać, że taka analiza danych nigdy nie jest doskonała i tylko przybliża nas do eliminacji pozostałych zmiennych. Możliwość zebrania dużej ilości danych o uczestnikach i zaawansowanej analizy statystycznej jest ogromną siłą dużych badań epidemiologicznych takich jak EPIC.
Innym sposobem jest odpowiednie dobranie grupy badawczej. Na przykład badanie nad awokado można by zrobić pośród klientów sklepów ze zdrową żywnością. Dzięki temu wszyscy uczestnicy grupy będą zbliżeni pod względem majętności i mniej-więcej porównywalnie zainteresowani zdrową dietą.
6. A może eksperyment?
Eksperyment daje unikalne możliwości stwierdzenia przyczynowości. Możemy podać osobom otyłym witaminę D i obserwować, czy chudną. Możemy podać osobom awokado i patrzeć, czy dzięki temu ich parametry zdrowia się poprawiają lub wychłodzić badanych i zobaczyć, czy zapadają przez to na infekcje.
Trzeba jednak pamiętać, że eksperymenty nie zawsze są możliwe i zazwyczaj nie trwają zbyt długo. Szczególnie jest to problemem w badaniach żywieniowych. Świetnie byłoby badać popularne diety, wprowadzając je i obserwując stan zdrowa uczestników. Niestety takie badania trwają maksymalnie rok lub dwa. Jeśli wprowadzimy dietę paleo na dwa lata, to nadal nie wiemy, co się będzie działo po 20, 30 latach jej stosowania. Nie mamy też gwarancji, że uczestnicy będą stosować się do zaleceń lub nie zrezygnują w trakcie badania. Co, swoją drogą, też jest ważną informacją. Cóż nam po najzdrowszej diecie świata, jeśli nikt nie jest w stanie jej przestrzegać?
Nie wszystkie eksperymenty są też etyczne. Ogólnie rzecz biorąc nie powinno się wprowadzać elementów, które mogą poważnie zagrozić zdrowiu. Dlatego nigdy nie będziemy mieli badania eksperymentalnego, w którym wprowadzono dietę bogatą w tłuszcze typu trans i musimy założyć, że dane z badań podstawowych i obserwacyjnych są dostatecznym dowodem ich szkodliwości.
Z pomocą przychodzą też badania na zwierzętach. Łatwo jest kontrolować warunki, w których przebywają zwierzęta i precyzyjnie dobierać badane zmienne, łącznie z genotypem zwierząt. No ale zwierzęta (głównie gryzonie) to nie ludzie. Istnieją istotne różnice w metabolizmie gryzoni i ludzi – np. u myszy większość cholesterolu we krwi jest przenoszona w postaci HDL (tzw. dobrym cholesterolu), a nie LDL (tzw. złym cholesterolu) jak jest u ludzi. Gryzonie też żyją krócej, a więc kilka tygodni interwencji może stanowić dla nich odpowiednik kilkunastu lat u ludzi. Dobrym przykładem jest to, że myszy po jednym dniu bez jedzenia tracą około 30% masy ciała, człowiek maksymalnie kilka procent.
Podsumowanie
Tym tekstem chciałbym uświadomić czytelnikom, że korelacja (współwystępowanie dwóch zmiennych) to nie to samo co przyczynowość (coś wynika z czegoś). Nie ma przyczynowości bez korelacji, ale korelacja nie oznacza jeszcze przyczynowości. Przez to jest niemożliwe, żeby na podstawie jednego badania powiedzieć, że coś powoduje coś – np. wyziębienie powoduje infekcje albo niedobór witaminy D powoduje otyłość. Mimo, że media często bombardują nas takimi doniesieniami.
Jednocześnie warto pamiętać, że są osoby, które twierdzą, że występuje jedynie korelacja pomimo, że są dowody za przyczynowością. Często słyszę argument, że wysoki poziom lipoproteiny LDL jedynie koreluje z chorobami serca – pomimo, że są silne dowody za przyczynowością.
Jednym zdaniem: Korelacja może, ale nie musi oznaczać przyczynowości, a rekiny prawdopodobnie nie lubią lodów.
