Пятница 09 января 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
Исследование долгожителей Бразилии раскрывает секреты продолжительности жизни  Исследование долгожителей Бразилии раскрывает секреты продолжительности жизни  В статье, опубликованной в журнале Genomic Psychiatry Маяной Зац и ее коллегами из Центра исследований генома человека и стволовых клеток Университета Сан-Паулу, рассматривается вопрос о том, почему Бразилия представляет собой…
JWH: Оргазм у женщин может сопровождаться неожиданными физическими реакциями JWH: Оргазм у женщин может сопровождаться неожиданными физическими реакциями У ряда женщин оргазм иногда сопровождается нестандартными физиологическими и эмоциональными реакциями: смех и плач, головная боль, покалывание в стопах, носовые кровотечения. Эти проявления называют периоргазмическими феноменами. Новое исследование группы сотрудников…
SR: комары действительно могут переносить целые библиотеки ДНК животных SR: комары действительно могут переносить целые библиотеки ДНК животных От отсутствующих перьев динозавров до вымышленных способов стайной охоты — многие детали кинофраншизы «Парк Юрского периода» относятся к разряду фантастики. Однако, как ни удивительно, основная идея фильмов может оказаться более…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России средства ПВО сбили 66 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России средства ПВО сбили 66 украинских БПЛА Средства ПВО за ночь сбили 66 украинских беспилотников над регионами России, а также над Азовским и Черным морями, сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи в период с 23:00…
В Госдуме анонсировали новые меры контроля за мигрантами В Госдуме анонсировали новые меры контроля за мигрантами Несколько законодательных инициатив, направленных на совершенствование миграционной политики, готовят к внесению в Госдуму. Об этом сообщил председатель палаты парламента Вячеслав Володин. "Готовим к внесению ряд законодательных инициатив, направленных на совершенствование…
Главное о задержании США нефтяного танкера «Маринера» Главное о задержании США нефтяного танкера «Маринера» В Атлантике разгорелся международный инцидент вокруг российского нефтяного танкера "Маринера". США заявили о проведении операции по его задержанию, Россия расценивает действия американских военных как нарушение международного морского права и требует…
Тема дня
Как наконец перестать спорить с историей Как наконец перестать спорить с историей

Возмущение тем, что наши вчерашние мечты остались нереализованными, ведет к идеализации прошлого, да...

Фото
PNAS: кишечные микробы сыграли важную роль в эволюции человеческого мозга PNAS: кишечные микробы сыграли важную роль в эволюции человеческого мозга

По сравнению с другими приматами, у человека мозг удивительно большой по отношению к размерам тела. ...

Опрос

Присвоит ли в итоге Евросоюз замороженные российские активы?

 

Анекдот дня

- Тебе, наверное, больше сорока?

- С чего ты взял?

- Пишешь без ошибок. Чувствуется Советская школа.

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)".