Среда 24 декабря 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
Человечество случайно создало защитный барьер вокруг Земли Человечество случайно создало защитный барьер вокруг Земли Мы прекрасно знаем, что наш вид способен вызывать феноменальные изменения, даже случайно, к лучшему или к худшему. Мы видим это в климатическом кризисе, а также в искоренении оспы. Когда миссия…
Ученые объяснили, как бег обманывает мозг, заставляя его переоценивать время Ученые объяснили, как бег обманывает мозг, заставляя его переоценивать время Исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, показало, что бег изменяет наше восприятие времени. Исследователи отмечают, что этот эффект обусловлен скорее умственными затратами на контроль движений, чем физическими усилиями. Человеческое восприятие…
Космические лучи могут открыть потайные покои Эль-Кастильо Космические лучи могут открыть потайные покои Эль-Кастильо Международная исследовательская группа готовится заглянуть внутрь одного из самых знаковых сооружений цивилизации майя, используя передовые технологии, заимствованные из физики элементарных частиц. Команда будет применять мюографию — неинвазивный метод визуализации, использующий…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 29 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 29 украинских БПЛА Средства ПВО за ночь перехватили и уничтожили над российскими регионами 29 украинских БПЛА, сообщили в Минобороны РФ. БПЛА попытались атаковать объекты в Буденновске Ставропольского края, возникли возгорания на территории промзоны.…
ФСБ: в пяти российских регионах задержали организаторов нелегальной миграции ФСБ: в пяти российских регионах задержали организаторов нелегальной миграции Организаторов нелегальной миграции, легализовавших более 2 тыс. иностранцев, задержали в пяти регионах России. Об этом ТАСС сообщили в Центре общественных связей (ЦОС) ФСБ России. "Федеральной службой безопасности совместно с МВД…
От призыва до НДС. Какие законы приняла Госдума РФ в осеннюю сессию 2025 года От призыва до НДС. Какие законы приняла Госдума РФ в осеннюю сессию 2025 года 23 декабря 2025 года Государственная дума проводит заключительное пленарное заседание осенней сессии. ТАСС подготовил материал о некоторых ключевых законопроектах, принятых депутатами во второй половине 2025 года. О международных соглашениях Денонсирована…
Тема дня
События 2025 года пророчат финал нацистского режима Зеленского События 2025 года пророчат финал нацистского режима Зеленского

Четыре ключевых процесса развивались в последний год вокруг Украины – и их сложное сочетание привело...

Фото
Годовые кольца деревьев могут раскрыть скрытые тайны истории воды Годовые кольца деревьев могут раскрыть скрытые тайны истории воды

Деревья не только очищают воздух, но и хранят незримую летопись прошлого. Новые исследования показыв...

Опрос

Что вы ждете от обсуждаемого сейчас плана Трампа по урегулированию украинского конфликта?

 

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)".