Понедельник 15 сентября 2025 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
Ученые обнаружили на Луне свежие валуны Ученые обнаружили на Луне свежие валуны Изучив тысячи спутниковых снимков, исследователи геолоцировали 245 свежих следов валунов, выявив признаки сейсмической активности или ударных событий за последние полмиллиона лет. Когда валун катится по склону скалы на Луне, он…
Островные муравьи демонстрируют признаки невидимого «апокалипсиса насекомых» Островные муравьи демонстрируют признаки невидимого «апокалипсиса насекомых» Новое исследование показало, что новый подход к анализу музейных образцов выявил значительное сокращение численности местных видов муравьев Фиджи с момента прибытия людей на острова. Исследование опубликовано в журнале Science. По…
На горе в Таиланде обнаружены древние петроглифы На горе в Таиланде обнаружены древние петроглифы Археологи в таиландской провинции Лоэй исследуют два недавно обнаруженных участка наскальной живописи у вершины горы Пху-Кхат, самой высокой точки заповедника Пху-Кхат (1307 метров над уровнем моря). Рейнджеры, проводившие плановое патрулирование,…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над территорией России сбили шесть беспилотников МО: за ночь над территорией России сбили шесть беспилотников Российские средства противовоздушной обороны уничтожили и перехватили шесть украинских БПЛА над Белгородской областью за ночь. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО перехвачены и…
В Ангарске при взрыве газа в доме погиб человек, повреждены 10 квартир В Ангарске при взрыве газа в доме погиб человек, повреждены 10 квартир Десять квартир повреждено в многоэтажном доме Ангарска, где произошел взрыв бытового газа. Об этом в своем Telegram-канале сообщает губернатор Иркутской области Игорь Кобзев. "Всего в доме 100 квартир, прописано 250…
В российских регионах определились победители губернаторских выборов В российских регионах определились победители губернаторских выборов Действующий глава Татарстана, а также его коллеги в Ленинградской области (также действующий глава), Курской (врио губернатора) и Оренбургской (врио губернатора) показывают наилучший результат по количеству набранных голосов избирателей после подсчета…
Тема дня
За перекрытие белорусской границы объясняться Польше придется перед Китаем За перекрытие белорусской границы объясняться Польше придется перед Китаем

Польша официально и на неопределенный срок перекрыла один из главных торговых путей планеты – магист...

Фото
Найденная в Испании надпись переписывает историю размещения римских войск Найденная в Испании надпись переписывает историю размещения римских войск

Надгробная стела вспомогательного кавалериста, обнаруженная в Фуэнте-Энкалада, проливает новый свет ...

Опрос

Когда закончится СВО?

 

Анекдот дня

Канцлер Германии Мерц вознамерился экономически истощить Россию, а для начала решил потренироваться на Германии.

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)".