Пятница 21 ноября 2025 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
Schizophrenia Bulletin: Домашние кошки увеличивают риски шизофрении для хозяев Schizophrenia Bulletin: Домашние кошки увеличивают риски шизофрении для хозяев Австралийским учёным удалось выявить серьёзную опасность содержания домашних кошек: они могут почти вдвое усилить риски развития шизофрении и иных психических расстройств. Результаты исследования опубликованы в журнале Schizophrenia Bulletin. Специалистами Центра…
Земля наклонилась по вине человека, решили учёные Земля наклонилась по вине человека, решили учёные Специалисты обращают внимание на изменение угла наклона земной оси, часть из них связывает этот процесс с деятельностью человека. Корейские эксперты в составе международной команды провели исследование, заявив, что чрезмерная откачка…
Анализ показывает, что спорные Иорданские свинцовые кодексы могут быть древними Анализ показывает, что спорные Иорданские свинцовые кодексы могут быть древними Расследование с использованием ионных пучков позволило применить самые современные методы к загадочным книгам, подлинность которых подвергалась сомнению многими экспертами и представителями власти, выявив их сложный состав и установив, что, хотя…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над Россией сбили 33 украинских БПЛА МО: за ночь над Россией сбили 33 украинских БПЛА Силы ПВО за ночь сбили 33 украинских БПЛА над регионами России. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи в период с 23:00 20 ноября до 7:00 мск…
ФСБ предотвратила подрыв железнодорожных путей в Краснодаре ФСБ предотвратила подрыв железнодорожных путей в Краснодаре Сотрудники УФСБ России по Краснодарскому краю предотвратили планировавшийся по заданию украинских спецслужб подрыв железнодорожных путей в Краснодаре для срыва графика перевозок военной техники и вооружений в зону проведения специальной военной…
Финляндия хочет восстановить «болотные ловушки» у границы России Финляндия хочет восстановить «болотные ловушки» у границы России Власти Финляндии рассматривают возможность использования болот в целях обороны на границе с Россией. Об этом сообщила телерадиокомпания Yle. По ее информации, министерство обороны и министерство окружающей среды республики выясняют, возможно…
Тема дня
Как Лукашенко заставил Литву сдаться  Как Лукашенко заставил Литву сдаться 

«Литовская премьер посопротивлялась из принципа, но в итоге капитулировала – ничего другого ей не ос...

Фото
Найденный в Испании череп воина был выставлен на стене как символ римской победы Найденный в Испании череп воина был выставлен на стене как символ римской победы

В междисциплинарном исследовании, опубликованном в Journal of Roman Archaeology, анализируются остан...

Опрос

Как вы оцениваете заявления США о возможной передаче Украине ракет Tomahawk?

 

Анекдот дня

Севастополь - самый европейский из всех европейских городов. Именно здесь находятся английское, немецкое, французское, турецкое и даже итальянское кладбища, на которых покоятся те, кто когда-то усомнился в том, что Крым наш.

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)".