Пятница 14 февраля 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
Главное за сутки
МО: за ночь над тремя регионами России уничтожили 50 украинских БПЛА МО: за ночь над тремя регионами России уничтожили 50 украинских БПЛА Российские средства противовоздушной обороны (ПВО) за ночь уничтожили 50 украинских беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) над тремя регионами РФ. Об этом сообщили в Минобороны России. "Дежурными средствами ПВО перехвачены и уничтожены…
Гладков: в Белгородской области при атаке беспилотника ВСУ погиб мужчина Гладков: в Белгородской области при атаке беспилотника ВСУ погиб мужчина Мирный житель погиб в селе Кукуевка Белгородской области при атаке беспилотного летательного аппарата Вооруженных сил Украины (ВСУ). Об этом сообщил губернатор региона Вячеслав Гладков в своем Тelegram-канале. "Под атаками вражеских…
Дональд Трамп: одной из причин начала СВО стало желание Запада втянуть Украину в НАТО Дональд Трамп: одной из причин начала СВО стало желание Запада втянуть Украину в НАТО Стремление Запада втянуть Киев в Североатлантический альянс стало одной из причин начала Россией специальной военной операции на Украине. Уверенность в этом выразил президент США Дональд Трамп в четверг на пресс-конференции…
Интернет и СМИ
Читайте также
Человек из Усикавы оказался медведем: ученые пересмотрели данные Человек из Усикавы оказался медведем: ученые пересмотрели данные На протяжении десятилетий считалось, что найденные в середине XX века в японском городе Тоёхаси останки принадлежат древнему человеку. Однако новые исследования показали, что их происхождение связано вовсе не с Homo…
Ученые выяснили, что самый плохой период на Земле начался в 536 году Ученые выяснили, что самый плохой период на Земле начался в 536 году Археолог и медиевист Гарвардского университета Майкл МакКормик утверждает, что худшим годом для жизни был 536 год нашей эры. В этот период не было глобальных войн или пандемий (пока что), но…
В Республике Беларусь рак начали лечить «естественными киллерами» В Республике Беларусь рак начали лечить «естественными киллерами» Белорусские ученые и медики сделали прорыв в лечении рака, разработав первый в стране противоопухолевый клеточный продукт. В его основе — естественные клетки-киллеры, способные уничтожать злокачественные образования без агрессивного воздействия на…
Тема дня
Для чего России военно-морская база в Красном море Для чего России военно-морская база в Красном море

Появились новые свидетельства того, что Россия все же сможет реализовать строительство пункта базиро...

Фото
Phys: Глобальное потепление спровоцировало рост светового дня Phys: Глобальное потепление спровоцировало рост светового дня

В последние годы ученые фиксируют увеличение длительности суток на нашей планете. Специалисты поясня...

Опрос

Каким вы видите 2025 год по сравнению с предыдущим?

 

Анекдот дня

Счастье любит тишину, прерываемую тихими уведомлениями о зачислении денег.

Еще »
Комментарии для сайта Cackle
Мы на одноклассниках
 

 

МЫ ВКОНТАКТЕ

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-83392 от 07.06.2022, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,

информационных технологий и массовых коммуникаций. 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)".