Среда 30 сентября 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
Стрела возрастом 5000 лет найдена в результате таяния норвежских горных льдов Стрела возрастом 5000 лет найдена в результате таяния норвежских горных льдов Археологи обнаружили 48 доисторических стрел в тающем горном льду в норвежских горах Йотунхеймен. Одна из старейших стрел, возраст которой составляет от 5000 до 6000 лет, имеет сланцевый наконечник, деревянное древко…
Некоторые из самых редких почвенных бактерий играют удивительно важную роль Некоторые из самых редких почвенных бактерий играют удивительно важную роль Редкие почвенные бактерии составляли около 4% от всех обнаруженных в 117 образцах почв Лессового плато, однако именно эта группа была наиболее тесно связана со стабильностью микробного сообщества. Результаты исследования были…
Меч бронзового века из итальянского озера углубляет археологическую загадку Меч бронзового века из итальянского озера углубляет археологическую загадку В центральной Италии под водой озера Меццано был обнаружен прекрасно сохранившийся меч бронзового века, пополнивший коллекцию необычайно большого количества бронзовых предметов, найденных вокруг затопленного доисторического поселения. Меч, идентифицированный как spada…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Повреждения домов в Самарской области и 384 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Повреждения домов в Самарской области и 384 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Средства ПВО за ночь перехватили и уничтожили 384 украинских беспилотника над российскими регионами, а также акваторией Черного моря. Об этом сообщили в Минобороны РФ. Повреждения частных домов зафиксировали в Самарской…
Ковальчук: в Брянской области при ударах дронов ВСУ погиб человек Ковальчук: в Брянской области при ударах дронов ВСУ погиб человек Дрон ВСУ нанес удар по автомобилю рядом с селом Замишево Новозыбковского района Брянской области, водитель погиб. Еще один человек ранен при атаке дрона в поселке Климов, сообщил губернатор региона Егор…
Поражены коммуникационный центр в Киеве и объекты энергетики. Удар ВС РФ по объектам на Украине Поражены коммуникационный центр в Киеве и объекты энергетики. Удар ВС РФ по объектам на Украине Российские войска нанесли массированный удар по объектам на Украине, сообщили в Минобороны РФ. В результате были поражены коммуникационный центр в Киеве, объекты энергетической системы в Киевской области, обеспечивающие военное производство,…
Тема дня
Европейские правые России отнюдь не друзья Европейские правые России отнюдь не друзья

Ни Ле Пен во Франции, ни Мелони в Италии, ни «Альтернатива для Германии» нам не друзья, никогда ими ...

Фото
В «современной» Вселенной резко снижается темп звездообразования В «современной» Вселенной резко снижается темп звездообразования

В последнее время во Вселенной стало образовываться меньше звёзд, и астрономы хотят знать, почему. О...

Опрос

Доживет ли Украина до своего 40-летнего юбилея?

 

Анекдот дня

Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!

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)".