Un experimento natural es un estudio en el que individuos (o grupos de individuos) están expuestos a condiciones experimentales y de control determinadas por la naturaleza o por otros factores fuera del control de los investigadores. Podría decirse que el proceso que rige las exposiciones se parece a la asignación aleatoria . Por tanto, los experimentos naturales son estudios observacionales y no están controlados en el sentido tradicional de un experimento aleatorio (un estudio de intervención ). Los experimentos naturales son más útiles cuando ha habido una exposición claramente definida que involucra a una subpoblación bien definida (y la ausencia de exposición en una subpoblación similar), de modo que los cambios en los resultados puedan atribuirse de manera plausible a la exposición. [1] [2] En este sentido, la diferencia entre un experimento natural y un estudio observacional no experimental es que el primero incluye una comparación de condiciones que allanan el camino para la inferencia causal , pero el segundo no.
Los experimentos naturales se emplean como diseños de estudio cuando la experimentación controlada es extremadamente difícil de implementar o poco ética, como en varias áreas de investigación abordadas por la epidemiología (como la evaluación del impacto en la salud de diversos grados de exposición a radiación ionizante en personas que vivían cerca de Hiroshima en el momento de la explosión atómica [3] ) y la economía (como la estimación del rendimiento económico de la cantidad de escolarización de los adultos estadounidenses [4] ). [1] [2]
Uno de los primeros experimentos naturales más conocidos fue el brote de cólera de 1854 en Broad Street en Londres , Inglaterra. El 31 de agosto de 1854, un importante brote de cólera azotó el Soho . Durante los siguientes tres días, murieron 127 personas cerca de Broad Street. Al final del brote murieron 616 personas. El médico John Snow identificó el origen del brote como la bomba de agua pública más cercana, utilizando un mapa de muertes y enfermedades que reveló un grupo de casos alrededor de la bomba.
En este ejemplo, Snow descubrió una fuerte asociación entre el uso del agua de la bomba y las muertes y enfermedades debidas al cólera. Snow descubrió que Southwark and Vauxhall Waterworks Company , que suministraba agua a distritos con altas tasas de ataques, obtenía el agua del Támesis aguas abajo, desde donde se descargaban las aguas residuales sin tratar en el río. Por el contrario, los distritos a los que suministraba agua la Lambeth Waterworks Company , que obtenía agua aguas arriba de los puntos de descarga de aguas residuales, tenían bajas tasas de ataque. Dado el desarrollo casi desordenado del suministro de agua en el Londres de mediados del siglo XIX, Snow vio los desarrollos como "un experimento... a la mayor escala". [5] Por supuesto, la exposición al agua contaminada no estuvo bajo el control de ningún científico. Por lo tanto, esta exposición ha sido reconocida como un experimento natural. [6] [7] [8]
El objetivo de un estudio de Angrist y Evans (1998) [9] era estimar el efecto del tamaño de la familia en los resultados de la madre en el mercado laboral. Por al menos dos razones, las correlaciones entre el tamaño de la familia y diversos resultados (por ejemplo, los ingresos) no nos informan sobre cómo el tamaño de la familia afecta causalmente los resultados del mercado laboral. En primer lugar, tanto los resultados del mercado laboral como el tamaño de la familia pueden verse afectados por "terceras" variables no observadas (por ejemplo, preferencias personales). En segundo lugar, los propios resultados del mercado laboral pueden afectar el tamaño de la familia (lo que se denomina "causalidad inversa"). Por ejemplo, una mujer puede posponer tener un hijo si recibe un aumento en el trabajo. Los autores observaron que las familias de dos hijos con dos niños o dos niñas tienen sustancialmente más probabilidades de tener un tercer hijo que las familias de dos hijos con un niño y una niña. El sexo de los dos primeros hijos constituye, entonces, una especie de experimento natural: es como si un experimentador hubiera asignado aleatoriamente a algunas familias para que tuvieran dos hijos y a otras para que tuvieran tres. Luego, los autores pudieron estimar de manera creíble el efecto causal de tener un tercer hijo en los resultados del mercado laboral. Angrist y Evans descubrieron que la maternidad tenía un mayor impacto en las mujeres pobres y con menor educación que en las mujeres con un alto nivel educativo, aunque el impacto en los ingresos de tener un tercer hijo tendía a desaparecer cuando ese niño cumplía 13 años. También descubrieron que tener un tercer hijo tenía poco impacto en los ingresos de los maridos. [9]
Dentro de la economía, los programas de juegos son una forma de experimento natural que se estudia con frecuencia. Si bien los programas de juegos pueden parecer contextos artificiales, pueden considerarse experimentos naturales debido al hecho de que el contexto surge sin la interferencia del científico. Los programas de juegos se han utilizado para estudiar una amplia gama de diferentes tipos de comportamiento económico, como la toma de decisiones bajo riesgo [10] y el comportamiento cooperativo. [11]
En Helena, Montana, estuvo en vigor una prohibición de fumar en todos los espacios públicos, incluidos bares y restaurantes, durante el período de seis meses comprendido entre junio de 2002 y diciembre de 2002. Helena está geográficamente aislada y cuenta con un solo hospital. Los investigadores observaron que la tasa de ataques cardíacos se redujo en un 40% mientras estuvo en vigor la prohibición de fumar. Los opositores a la ley lograron que se suspendiera su aplicación después de seis meses, después de lo cual la tasa de ataques cardíacos volvió a aumentar. [12] Este estudio fue un ejemplo de un experimento natural, llamado experimento de cruce de casos , donde la exposición se elimina por un tiempo y luego se regresa. El estudio también señaló sus propios puntos débiles que potencialmente sugieren que la incapacidad de controlar variables en experimentos naturales puede impedir a los investigadores sacar conclusiones firmes.' [12]
Las pruebas de armas nucleares liberaron a la atmósfera grandes cantidades de isótopos radiactivos , algunos de los cuales podrían incorporarse a tejidos biológicos. La liberación se detuvo después del Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares de 1963, que prohibía los ensayos nucleares atmosféricos. Esto se parecía a un experimento de búsqueda de pulso a gran escala , pero no podría haberse realizado como un experimento normal en humanos debido a la ética científica. Fueron posibles varios tipos de observaciones (en personas nacidas antes de 1963), como la determinación de la tasa de reemplazo de células en diferentes tejidos humanos.
Una cuestión importante en la investigación económica es qué determina las ganancias. Angrist (1990) evaluó los efectos del servicio militar sobre los ingresos de toda la vida. [13] Utilizando métodos estadísticos desarrollados en econometría , [14] Angrist aprovechó la asignación aleatoria aproximada de la lotería de reclutamiento de la Guerra de Vietnam y la utilizó como una variable instrumental asociada con la elegibilidad (o no elegibilidad) para el servicio militar. Debido a que muchos factores pueden predecir si alguien sirve en el ejército, la lotería de reclutamiento enmarca un experimento natural mediante el cual los reclutados en el ejército pueden compararse con los no reclutados porque los dos grupos no deben diferir sustancialmente antes del servicio militar. Angrist descubrió que los ingresos de los veteranos eran, en promedio, alrededor de un 15 por ciento menos que los de los no veteranos.
Con la Revolución Industrial del siglo XIX, muchas especies de polillas, incluida la bien estudiada polilla moteada , respondieron a la contaminación atmosférica de dióxido de azufre y hollín alrededor de las ciudades con melanismo industrial , un aumento dramático en la frecuencia de formas oscuras con respecto a la antigua abundantes formas pálidas y moteadas. En el siglo XX, a medida que mejoró la regulación y disminuyó la contaminación, creando las condiciones para un experimento natural a gran escala, la tendencia hacia el melanismo industrial se revirtió y las formas melánicas rápidamente escasearon. El efecto llevó a los biólogos evolucionistas LM Cook y JRG Turner a concluir que " la selección natural es la única explicación creíble para el declive general". [15]