Суббота 31 октября 2026 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Наука» Ученые НИЯУ МИФИ математически описали поведение колоний бактерий


Ученые НИЯУ МИФИ математически описали поведение колоний бактерий

Среда, 10 Июля 2024 10:15

Ученые из разных стран изучают закономерности распространения бактерий в пространстве, чтобы анализировать и прогнозировать их поведение. Была даже предложена концепция «микробного интеллекта», которая рассматривает определенные аспекты адаптивного, альтруистического или кооперативного поведения групп микроорганизмов, то есть утверждает, что микромир, оказывается, способен к самоорганизации. Случайно распределенные бактерии со временем собираются в кластеры без явных известных – химических или световых – раздражителей. Мало того, спустя определенное время различные группы бактерий вступают во взаимодействие уже друг с другом.

 

Известно, что для выживания во враждебной среде бактерии выработали ряд адаптивных механизмов. Среди них хемотаксис – смещенное движение бактерий, когда они подвергаются воздействию химического раздражителя, и фототаксис – направленное движение микроорганизмов в ответ на воздействие света.

 

Модели хемотаксиса и фототаксиса в большинстве случаев являются сильно нелинейными и, как правило, не имеют общих решений, поэтому для изучения их динамического поведения нужно использовать методы математического моделирования и специальные методы построения аналитических решений, – рассказал заведующий кафедрой прикладной математики НИЯУ МИФИ Николай Кудряшов. 

 

Николай Кудряшов совместно с сотрудниками своей кафедры прикладной математики НИЯУ МИФИ Александром Кутуковым и Софией Лавровой разработали математическую модель, которая описывает поведение бактериальных колоний с учетом дисперсионных и диссипативных процессов. 

 

«Для этого мы применили новый подход построения точных решений обобщенной модели Чави-Вадди-Колокольникова. Суть нового метода заключается в использовании двух простых уравнений, которые позволяют искать уединенные и периодические решения. Для нашей математической модели мы взяли так называемый «белый шум» – хаотично распространенные в пространстве бактерии. И выяснилось, что они могут самоорганизовываться, собираясь со временем в кластеры. Уравнения также показали, что со временем эти образовавшиеся кластеры бактерий могут взаимодействовть уже друг с другом. Но для взаимного притягивания между ними не должно быть слишком большого расстояния – для любой бактерии или группы бактерий существует определенное критическое расстояние, превысив которое они теряют способность к самоорганизации», – пояснил ученый.

 

Новизна работы состоит в том, что ученым удалось получить зависимость стационарных (установившихся) состояний бактериальных колоний в виде аналитического выражения и подтвердить эти состояния с помощью численного моделирования. По словам Николая Кудряшова, микробиологи смогут воспользоваться результатами исследования при анализе результатов наблюдений за поведением бактериальных колоний.  

 

«Но данные выводы не обязательно применимы только к бактериям. Это может вполне работать для птиц, для рыб, – для многих живых организмов, в том числе для человека. Только в случаях с более сложными видами в уравнение должны быть включены координаты и время», – отметил ученый. 

 

Исследования выполнены при поддержке Российского научного фонда.

 

Справочно:

Кудряшов Николай Алексеевич – российский математик и физик-теоретик, доктор физико-математических наук, профессор. Заслуженный деятель науки Российской Федерации, лауреат Государственной премии СССР, лауреат премии Правительства Российской Федерации в области образования. Заведующий кафедрой прикладной математики НИЯУ МИФИ. 

Кутуков Александр Алексеевич – ассистент и младший научный сотрудник кафедры прикладной математики НИЯУ МИФИ, выпускник НИЯУ МИФИ, автор образовательной программы «Математические и компьютерные методы в научных исследованиях».

Лаврова София Федоровна – ассистент и младший научный сотрудник кафедры прикладной математики НИЯУ МИФИ, выпускник НИЯУ МИФИ.

 

Материал предоставлен пресс-службой НИЯУ МИФИ

 
 

 
 
Николаева Мария Опубликовано в Наука
Читайте также
Ученые обнаружили, что в Арктике существуют три различных климатических зоны Ученые обнаружили, что в Арктике существуют три различных климатических зоны Новое исследование выявило три различных атмосферных зоны в Арктике, каждая из которых по-разному реагирует на потепление, что имеет серьезные последствия для будущих климатических прогнозов. Результаты были опубликованы в журнале Nature…
Астрономы раскрыли секреты реликвии сверхновой «жемчужная нить» и звезды-зомби Астрономы раскрыли секреты реликвии сверхновой «жемчужная нить» и звезды-зомби Ученые до сих пор изучают космическую «жемчужную нить» — уникальную небесную реликвию, оставшуюся после взрыва сверхновой, свидетелем которого человечество стало около 850 лет назад. Результаты нового исследования были опубликованы в…
Баклажаны на протяжении тысячелетий привлекали бактерии к своему размножению Баклажаны на протяжении тысячелетий привлекали бактерии к своему размножению Ученые обнаружили, как гены баклажана влияют на бактерии, обитающие вокруг его корней, выявив скрытую связь между эволюцией и сельским хозяйством. Результаты исследования опубликованы в журнале Horticulture Research. В то время…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Сброс взрывных устройств на школы в Брянске и 1 043 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Сброс взрывных устройств на школы в Брянске и 1 043 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Средства ПВО за ночь перехватили и уничтожили 1 043 украинских беспилотника над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Попытка атаки на Москву, предпринятая минувшим вечером и ночью, стала одной из…
Поражены предприятия ВПК и объекты энергетики. Массированный удар ВС РФ по объектам на Украине Поражены предприятия ВПК и объекты энергетики. Массированный удар ВС РФ по объектам на Украине Российские войска ночью нанесли удар по украинским предприятиям военно-промышленного комплекса (ВПК) и обеспечивающим их объектам энергетики, а также поразили портовую инфраструктуру в Одесской области. Об этом сообщили в Минобороны России.…
Гуманитарная колонна в Алешки и обеспечение безопасности. Заявления Яны Лантратовой Гуманитарная колонна в Алешки и обеспечение безопасности. Заявления Яны Лантратовой Гуманитарная колонна для людей из города Алешки в Херсонской области составляет 25 автобусов. Об этом заявила журналистам уполномоченный по правам человека в России Яна Лантратова. Она также сообщила, что сапер…
Тема дня
Немцам явно не хватает российского влияния Немцам явно не хватает российского влияния

Канцлер Мерц заявляет, что больше всего его беспокоит «не экономика ФРГ, не Евросоюз, не Америка и н...

Фото
Астрономы обнаружили более 2000 новых галактик всего в 54 миллионах световых лет Астрономы обнаружили более 2000 новых галактик всего в 54 миллионах световых лет

Скопление Девы — ближайшее к нам крупное скопление галактик. Находясь на расстоянии около 53,8 милли...

Опрос

Останется-ли Сербия дружественной России страной?

 

Анекдот дня

Эксперт не исключил также, что существует вероятность, когда при возникновении сочетания некоторых условий могут возникнуть предпосылки для развития того или иного сценария из широкого спектра возможных. Хотя не надо огульно отбрасывать и множенство других потенциальных вариантов.

Еще »

Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.

Интересные материалы
МЫ ВКОНТАКТЕ

Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном

цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с

точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии

предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей

сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".