Вторник 05 мая 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
Два спутника Сатурна делят одну орбиту и меняются местами каждые 4 года Два спутника Сатурна делят одну орбиту и меняются местами каждые 4 года Четыре главных спутника Юпитера известны своими уникальными особенностями, но когда дело доходит до истинной уникальности, именно система Сатурна действительно выделяется. Атмосфера и озёра Титана, а также гейзеры Энцелада привлекают к…
Ученые предложили новую причину гибели неандертальцев 40 000 лет назад Ученые предложили новую причину гибели неандертальцев 40 000 лет назад Что же погубило неандертальцев? Было выдвинуто множество теорий, от изменения климата и болезней до конкуренции и вытеснения новыми представителями вида — Homo sapiens. Но одним из ранее упускаемых из виду…
Сибирь помогла динозаврам победить, и учёные теперь знают, как именно Сибирь помогла динозаврам победить, и учёные теперь знают, как именно Динозавры стали покорителями Земли не только благодаря своей силе и выносливости. Этой экспансии способствовал арктический холод, вулканические зимы и гигантский суперконтинент Пангея. Это утверждают эксперты из команды международных исследователей под…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России уничтожено 289 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России уничтожено 289 украинских БПЛА Средства ПВО в течение ночи перехватили и уничтожили над российскими регионами 289 украинских беспилотников, сообщили в Минобороны РФ. Три человека пострадали в результате атаки украинских БПЛА на Чебоксары. В промзоне…
Мирошник: за неделю 34 мирных жителя России погибли от ударов ВСУ, еще 166 были ранены Мирошник: за неделю 34 мирных жителя России погибли от ударов ВСУ, еще 166 были ранены Удары ВСУ за минувшую неделю унесли жизни 34 жителей российских регионов, в том числе двоих детей, еще почти 170 человек, включая 8 несовершеннолетних, получили ранения. Такие данные сообщил ТАСС посол…
Мирошник: ВСУ на неделе ежедневно до 130 раз атаковали Белгородскую область при помощи БПЛА Мирошник: ВСУ на неделе ежедневно до 130 раз атаковали Белгородскую область при помощи БПЛА Вооруженные силы Украины на минувшей неделе ежедневно били по территории Белгородской области при помощи БПЛА - от 100 до 130 раз, сообщил ТАСС посол по особым поручениям МИД России Мирошник.…
Тема дня
Зеленский учит Пашиняна разрыву связей с Россией Зеленский учит Пашиняна разрыву связей с Россией

Армения принимает у себя крупный саммит, призванный продемонстрировать сближение страны с Брюсселем....

Фото
Открыта форма эпилептической активности, ранее неизвестная медицине Открыта форма эпилептической активности, ранее неизвестная медицине

Американским нейрофизиологам удалось обнаружить ранее неизвестную форму эпилептической активности, п...

Опрос

С каким чувством вы смотрите в будущее?

 

Анекдот дня

Кто виноват?

Что делать?

А зачем?

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)".