عند الشروع في تجديد المنزل، لا يُشترى الطلاء بالتخمين، بل وفقًا لمساحة الجدران. وفي العلم، حساب عدد العينات هو تقدير مماثل، لكن الرهان أعظم. فإذا قلّت العينات، تتحول الدراسة إلى يانصيب: قد تفوتك تأثيرات حقيقية، وقد تخطئ وتظن أن الضوضاء اكتشاف. أما إذا كثرت، فستضيع أنابيب اختبار إضافية وشهور من الوقت، وفي التجارب على الحيوانات، أرواح تُزهق هباءً.
وفي الميكروبيوم، هذه المسألة أكثر تعقيدًا. فمجتمعات البكتيريا في الأمعاء أو على الجلد تشبه مدينة صاخبة: بعض السكان حشود، وبعضهم قلة. وإذا أردنا معرفة أي منهم تغيّر عدده بعد نظام غذائي أو مرض، فالإشارة الضعيفة تغرق بسهولة في الضجيج. يقترح مؤلفو الدراسة ألا نخمّن بل نحسب: برنامجهم power.nb، مثل آلة حاسبة للتجديد، يعطينا العدد المطلوب من العينات بناءً على ثلاثة أرقام: حجم التغير، وكمية البكتيريا من هذا النوع، ومستوى الموثوقية المطلوب.
الخلاصة بسيطة: المدينة الميكروبية تتطلب تعدادًا واسعًا. وبدونه، نخاطر بدراسة سراب لسنوات.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2606.16726
Determining an appropriate sample size for a study is a crucial step in planning scientific research. Appropriate sample size planning avoids both inadequate and inflated sample sizes. Inflated sample sizes wastes resources, time and effort of human subjects, and lives of experimental animals. Inadequate sample sizes, a much more common problem, wastes even more resources through the inability to detect biologically meaningful differences and encourages questionable research practices like $$p$$-hacking. Microbiome studies are particularly challenged by small sample sizes, particularly in studies of human subjects or expensive animal models. In practice, the statistical power of taxa within a differential abundance study is influenced by the effect size (typically quantified as fold change), mean abundance of individual taxa, and the number of samples. We present a novel approach for sample size calculation for differential abundance studies as a function of effect size, mean abundance and statistical power of taxa. Our method is implemented in the power.nb R package, available at https://michaelagronah.com/power.nb/articles/stub.html. We applied our model for sample size calculation using estimates of mean abundance and fold change of taxa obtained from thirty real-world microbiome datasets. Our results showed that differential abundance microbiome studies require larger sample sizes than are currently prevalent in the literature to achieve adequate statistical power. Our framework will help researchers make informed decisions about appropriate sample sizes.
في غرام واحد من محتويات الأمعاء، يوجد بكتيريا أكثر من نجوم مجرتنا، حوالي مئة مليار.