Em uma pesquisa estão sendo testados cinco quimioterápicos quanto à sua capacidade antitumoral. No entanto, para o tratamento de pacientes, sabe-se que é necessário verificar também o quanto cada composto agride células normais. Para o experimento, partiu-se de cultivos de células tumorais (colunas escuras na figura) e células normais (colunas claras) com o mesmo número de células iniciais. Dois grupos-controle não receberam quimioterápicos: controle de células tumorais (CT) e de células normais (CN). As colunas I, II, III, IV e V correspondem aos grupos tratados com os cinco compostos. O número de células viáveis após os tratamentos está representado pelas colunas.

Qual quimioterápico deve ser escolhido para tratamento desse tipo de tumor?

A) I

B) II

C) III

D) IV

E) V

Na tentativa de compreender a complexidade da natureza, os cientistas observam e analisam os fenômenos naturais buscando explicações lógicas para a ocorrência desses fatos. Em seguida, elaboram e realizam experimentos com o objetivo de verificar se as explicações propostas são cientificamente válidas. Esses são, de forma simplificada, os passos que constituem o método científico.

Método científico é o conjunto de procedimentos adotados pelos pesquisadores para investigar, compreender e detalhar os fenômenos naturais, sejam eles físicos, químicos ou biológicos. Não existe um único método científico, mas há etapas gerais – como as descritas acima – que constituem a base da metodologia de trabalho dos cientistas. O diagrama a seguir ilustra essas etapas básicas.

O ponto de partida de uma investigação científica é a observação de um fato. O fato corresponde a um fenômeno natural e, dele, surgem questionamentos resultantes da curiosidade científica. Os biólogos, por exemplo, diante do fato representado pela existência dos genes, perguntam qual é a composição química e como funcionam essas unidades genéticas.

Em seguida à observação de um fato e dos questionamentos resultantes, são propostas hipóteses. As hipóteses são possíveis explicações para o fenômeno observado.

Não é qualquer explicação proposta que se qualifica como hipótese. As hipóteses exibem duas características distintivas: primeiro, permitem fazer previsões sobre o fenômeno observado e, segundo, elas (e as previsões delas derivadas) podem ser testadas por meio de experimentos. É possível, então, planejar experimentos para verificar se as previsões derivadas da hipótese realmente ocorrem ou, ainda, ir a campo para observar se essas previsões se concretizam.

Portanto, uma hipótese é uma afirmação sobre determinado fenômeno natural que pode ser testada por experimento ou por novas observações.

O teste de uma hipótese comumente envolve um experimento que analisa as variáveis, ou seja, os fatores que podem se modificar ao longo do processo. Temperatura, luz, umidade são alguns exemplos de variáveis consideradas em muitos experimentos.

Sempre que possível, uma hipótese deve ser testada por um experimento no qual apenas uma variável é alterada. Todas as outras variáveis ​​devem ser mantidas inalteradas ou controladas. Manter as variáveis sob controle é necessário, pois, se mais de uma for alterada ao longo do experimento, não será possível identificar facilmente qual delas determinou os resultados observados. Por sua vez, quando apenas uma variável é modificada, é possível avaliar se os resultados do experimento foram determinados por ela. Um experimento no qual apenas uma variável é alterada é classificado como controlado.

Um experimento controlado envolve dois grupos: o controle e experimental (ou teste). O grupo controle é aquele cujas variáveis não são alteradas. Já o grupo experimental se caracteriza pelo fato de que uma das variáveis (aquela cuja influência se deseja avaliar) é modificada.

O grupo controle é fundamental para que o teste da hipótese seja confiável. Para compreender essa importância, considere um experimento simples, como o ilustrado a seguir.

O objetivo é testar a hipótese de que certo fertilizante é responsável por estimular o crescimento de determinada espécie vegetal. Para isso, duas plantas geneticamente iguais e com mesmo porte encontram-se em ambiente no qual estão sujeitas a condições idênticas de temperatura, umidade e disponibilidade de água. Entretanto, enquanto a planta A não foi submetida a nenhum outro fator, o vegetal B é tratado com o fertilizante em estudo.

É possível, então, identificar os dois grupos que caracterizam um experimento controlado: o grupo controle e o grupo experimental. A planta A constitui o grupo controle pois não se encontra submetida à variável em estudo (o fertilizante). Por sua vez, B representa o grupo experimental por estar submetido à variável em análise. Após algumas semanas, verificou-se o porte dos vegetais A e B. A planta B cresceu bem mais do que A. A conclusão dos pesquisadores foi que, de fato, o fertilizante estimula o crescimento dessa espécie vegetal, ou seja, a hipótese proposta é válida. Entretanto, essa conclusão só é confiável devido à presença do grupo controle no experimento.

Suponha a mesma montagem experimental, mas com um resultado diferente: as plantas A e B cresceram igualmente bem. Nessa nova situação, não é possível afirmar que o crescimento seja resultado do estímulo proveniente do fertilizante, afinal a planta que não recebeu esse composto cresceu na mesma proporção. O grupo controle, então, funciona como uma referência para verificar se a variável testada no grupo experimental é, de fato, responsável pelo resultado observado nesse grupo. Sendo assim, para que seja cientificamente válido, um experimento deve ser do tipo controlado.

Uma hipótese validada em experimento controlado deve ser automaticamente considerada uma teoria? Não, pois uma teoria corresponde à situação em que uma hipótese foi submetida a variados experimentos controlados e se mostrou válida, além de ter sido confirmada por todas as observações feitas em campo.

As teorias são apoiadas por numerosos fatos estabelecidos por observação cuidadosa, medição e experimentação controlada. Diferentemente das hipóteses, as teorias não podem ser testadas por experimentos únicos, porque envolvem um conhecimento muito mais amplo. Entretanto, com o passar do tempo e com a continuidade das observações e experimentações, podem surgir fatos que invalidem total ou parcialmente uma teoria. Nesses casos a teoria deverá ser abandonada ou reformulada.

A questão proposta apresenta o gráfico que ilustra o resultado de um experimento controlado no qual foram testadas cinco substâncias antitumorais (quimioterápicos). Grupos de células tumorais e não tumorais receberam os quimioterápicos. Esses, são os grupos experimentais. Além disso um grupo de células tumorais e um de não tumorais não receberam qualquer tipo de quimioterápico e representaram os grupos-controle.

O gráfico representa o número de células viáveis (ou seja, células vivas) após o uso de cada quimioterápico e nos grupos-controle.

O objetivo é indicar, dentre os quimioterápicos testados, o mais indicado para uso com o tipo de tumor considerado. A substância mais indicada será aquela cujo uso resulte no menor número possível de células tumorais viáveis e que, ao mesmo tempo, pelo menos mantenha o número de células não tumorais viáveis próximo do valor observado no grupo-controle CN.

Analisando o gráfico, percebe-se que o quimioterápico III provoca a maior redução no número de células tumorais viáveis. Entretanto, a utilização desse composto também provoca a diminuição do número de células não tumorais e, devido a isso, III deve ser descartado.

Na ausência de III, o quimioterápico II é o que provoca a maior redução no número de células tumorais viáveis. Além disso, II não reduz as células não tumorais, pelo contrário, aumenta o número de tais células. Sendo assim, II é o quimioterápico que deve ser utilizado no tratamento do tumor considerado (alternativa B).