Четверг 29 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
В диске обломков белого карлика обнаружены планеты-призраки  В диске обломков белого карлика обнаружены планеты-призраки  Конец жизни звезды может не означать конец существования окружающих её планет. Недавние открытия показали, что планеты могут формироваться заново или переживать драматический процесс превращения красного гиганта в белый карлик. В…
Физики предполагают существование жидкости, способной течь во времени Физики предполагают существование жидкости, способной течь во времени Кубик льда в том виде, в котором мы его обычно знаем, представляет собой кристалл, молекулы воды в котором аккуратно расположены в упорядоченной гексагональной решетке. При плавлении этот порядок исчезает, дальнедистанционное…
Находки из Мертвого моря могут объяснить древнее высыхания Средиземного моря Находки из Мертвого моря могут объяснить древнее высыхания Средиземного моря Около 5,5 миллионов лет назад Средиземное море почти полностью высохло, оставив после себя мощные отложения соли — так называемые «соляные гиганты» — толщиной до 3 километров. Причины этого события до…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Один из крупнейших налетов на Москву и 1 214 БПЛА. Главное об атаках ВСУ на российские регионы Один из крупнейших налетов на Москву и 1 214 БПЛА. Главное об атаках ВСУ на российские регионы Силы ПВО за ночь перехватили и уничтожили 1 214 украинских беспилотников над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Попытка атаки беспилотников ВСУ на Москву, предпринятая минувшим вечером и ночью, стала…
Шуваев: в Белгородской области из-за атак ВСУ погиб человек Шуваев: в Белгородской области из-за атак ВСУ погиб человек Вооруженные силы Украины атаковали территорию Белгородской области свыше 110 раз за прошедшие сутки. В результате погиб мирный житель, еще семь получили ранения, сообщил губернатор Александр Шуваев в "Максе". "К большому…
Хинштейн: в Курской области при атаках ВСУ пострадали пять человек Хинштейн: в Курской области при атаках ВСУ пострадали пять человек Вооруженные силы Украины (ВСУ) продолжают атаковать территорию Курской области - за минувшие сутки в результате ударов пострадали пять человек. Об этом сообщил глава региона Александр Хинштейн в "Максе". "В результате…
Тема дня
США не перестанут вооружать Украину США не перестанут вооружать Украину

Стремление Белого дома к миру на Украине выглядит в высшей степени сомнительным. Зачем разворачивать...

Фото
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 скрыту...

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)".