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
AIM: Статины снижают риски болезней сердца при диабете 2-го типа
Прием статинов взрослыми с диабетом второго типа заметно снижает риски смерти и тяжелых сердечно-сосудистых патологий. К этому выводу пришли исследователи по итогам крупного когортного анализа, опубликованного в Annals of Internal…
Обнаружено крупнейшее доисторическое поселение в Великобритании и Ирландии
Новое масштабное открытие показало, что Брюссельстаун-Ринг в графстве Уиклоу, Ирландия, представляет собой крупнейшее из когда-либо обнаруженных компактных поселений на холме на всем Атлантическом архипелаге. Исследование, опубликованное в журнале Antiquity, задокументировало…
JPP: Пристрастие к видеоиграм уменьшает шансы на поиск работы
В резюме не стоит указывать любовь к видеоиграм, это снижает шансы соискателя на трудоустройство даже при достойных деловых качествах. К этому выводу пришли немецкие психологи, опубликовав итоги работы в Journal…
МО: за ночь над регионами России сбили 90 украинских БПЛА
Средства противовоздушной обороны (ПВО) ночью сбили 90 украинских БПЛА самолетного типа над регионами России. Об этом сообщили в Минобороны РФ. В сообщении говорится, что с 23:30 мск 3 января до…
СК: число погибших при атаке ВСУ на Хорлы выросло до 29
Число погибших в результате удара ВСУ по селу Хорлы Херсонской области в ночь на 1 января выросло до 29 человек, в их числе двое детей. Как сообщила ТАСС официальный представитель…
Осуждение агрессии и глобальные последствия. Мировая реакция на военную операцию США в Венесуэле
Военная операция США в Венесуэле, в результате которой из страны был вывезен ее лидер Николас Мадуро, в целом вызвала осуждение мирового сообщества. В заявлениях лидеров и внешнеполитических ведомств ряда стран…
Дональд Трамп превращает Венесуэлу в Гаити
США атаковали Венесуэлу и захватили президента страны Николаса Мадуро. Вашингтон уже предъявил ему о...
Редкое средневековое золотое кольцо с камнем найдено в Норвегии
Археолог, работавший в одиночку в историческом центре Тёнсберга, Норвегия, обнаружил средневековое з...
- Тебе, наверное, больше сорока?
- С чего ты взял?
- Пишешь без ошибок. Чувствуется Советская школа.
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.
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)".