Четверг 19 февраля 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
Геоученые определили древние силы, стоящие за гравитационной дырой в Антарктиде Геоученые определили древние силы, стоящие за гравитационной дырой в Антарктиде Новое исследование, проведенное геофизиками из Университета Флориды и Парижского института физики Земли, прослеживает происхождение антарктической гравитационной дыры (или антарктической геоидной аномалии) — самой экстремальной гравитационной аномалии на планете — до…
Странные 7000-летние сосуды оказались первыми доисторическими «свечами» Странные 7000-летние сосуды оказались первыми доисторическими «свечами» В ходе исследования разгадывается тайна странных конусообразных керамических сосудов, которые встречаются только на стоянках эпохи халколита и чье использование оставалось загадкой на протяжении столетия. Почти сто лет археологи гадали, для…
Астрофизики: Полное исчезновение грозит Вселенной через 20 миллиардов лет Астрофизики: Полное исчезновение грозит Вселенной через 20 миллиардов лет Учёные продолжают исследовать тёмную энергию. Новые данные говорят о том, что расширение Вселенной сменится сжатием, а итоговым актом её истории станет гибель через феномен «Большого хруста» примерно через 20 миллиардов…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Над регионами России за ночь сбили 43 украинских беспилотника Над регионами России за ночь сбили 43 украинских беспилотника Силы ПВО за ночь уничтожили и перехватили 43 украинских беспилотника над регионами России и акваторией Черного моря, сообщили в Минобороны РФ. Повреждения жилых квартир и автомобилей зафиксировали на территории Чувашии…
ФСБ задержала 18-летнего жителя Челябинска за подготовку теракта ФСБ задержала 18-летнего жителя Челябинска за подготовку теракта Сотрудники ФСБ задержали 18-летнего жителя Челябинска, готовившего теракт. Об этом сообщили в Центре общественных связей (ЦОС) ФСБ России. "Задержан житель Челябинска, гражданин РФ 2007 г. р., который по заданию действующей…
ТАСС: задержана министр культуры Башкирии Амина Шафикова ТАСС: задержана министр культуры Башкирии Амина Шафикова Министр культуры Башкирии Амина Шафикова была задержана 18 февраля, сообщили ТАСС в правоохранительных органах. "Она задержана", - сообщил собеседник агентства. В министерстве культуры республики в ответ на запрос ТАСС сообщили,…
Тема дня
Канцлер Германии отомстил Трампу встречей с возможным следующим президентом США Канцлер Германии отомстил Трампу встречей с возможным следующим президентом США

Между властями США и Германии назрел серьезный конфликт, вызванный желанием канцлера Фридриха Мерца ...

Фото
Найденные в Китае черепа принадлежат первым известным жителям Восточной Азии Найденные в Китае черепа принадлежат первым известным жителям Восточной Азии

Более тридцати лет назад археологи обнаружили два раздробленных черепа, захороненных на берегу реки ...

Опрос

Получат ли США Гренландию?

 

Анекдот дня

Когда вам покажется, что вы не справитесь, вспомните, что вы из поколения, которое писало сочинения на три страницы. Из головы! Ручкой на большой перемене!

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)".