Понедельник 05 января 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   Теги Новости
Читайте также
Названы истории о космосе 2025 года, которые помогают заглянуть в будущее Названы истории о космосе 2025 года, которые помогают заглянуть в будущее От затмений по запросу до редкого межзвездного гостя и вероятности того, что Землю выбросит с орбиты, некоторые новости 2025 года заставили нас задуматься о нашем месте во Вселенной. Вот некоторые…
Обнаружено самое древнее преднамеренное кремирование в Африке Обнаружено самое древнее преднамеренное кремирование в Африке Археологи, работающие у подножия горы Хора на севере Малави, обнаружили, по всей видимости, самый древний из известных в мире погребальных костров с останками взрослых людей. Эта необычайная находка, возраст которой…
Найден способ снижения повреждений сердца после инфаркта Найден способ снижения повреждений сердца после инфаркта Исследователями из Медицинской школы Йельского университета предложен метод снижения рисков повреждений сердечной мышцы, которые вызываются нейтрофилами во время инфаркта. Методика заключается в переводе этих иммунных клеток в «ночной режим». Результаты…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили три украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили три украинских БПЛА Средства противовоздушной обороны (ПВО) России за прошедшую ночь сбили три украинских беспилотника самолетного типа над Московским регионом и Рязанской областью. Об этом сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи…
Верховный суд: в России в 2025 году к пожизненным срокам приговорили 100 человек Верховный суд: в России в 2025 году к пожизненным срокам приговорили 100 человек Суды в России в 2025 вынесли 100 приговоров к пожизненному лишению свободы. Об этом сообщили ТАСС в пресс-службе Верховного суда России, отвечая на запрос агентства. За январь - ноябрь 2025…
Трамп: США нужен контроль над Гренландией  Трамп: США нужен контроль над Гренландией  Глава вашингтонской администрации Дональд Трамп заявил, что США нуждаются в Гренландии с точки зрения национальной безопасности. "Нам нужна Гренландия с точки зрения национальной безопасности", - заявил Трамп журналистам на борту…
Тема дня
Япония готовится стать ядерной державой? Япония готовится стать ядерной державой?

В 1974 году премьер-министр Японии Эйсаку Сато был удостоен Нобелевской премии мира за представление...

Фото
У берегов Коста-Рики поймали редкую золотую акулу-альбиноса с белыми глазами У берегов Коста-Рики поймали редкую золотую акулу-альбиноса с белыми глазами

Близ побережья Коста-Рики рыбакам достался необычный улов: крайне редкая акула с золотисто-жёлтой ко...

Опрос

Присвоит ли в итоге Евросоюз замороженные российские активы?

 

Анекдот дня

- Тебе, наверное, больше сорока?

- С чего ты взял?

- Пишешь без ошибок. Чувствуется Советская школа.

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)".