Пятница 20 февраля 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
Астрофизики: Полное исчезновение грозит Вселенной через 20 миллиардов лет Астрофизики: Полное исчезновение грозит Вселенной через 20 миллиардов лет Учёные продолжают исследовать тёмную энергию. Новые данные говорят о том, что расширение Вселенной сменится сжатием, а итоговым актом её истории станет гибель через феномен «Большого хруста» примерно через 20 миллиардов…
Ученые предложили новую версию образования Средиземного моря Ученые предложили новую версию образования Средиземного моря Исследователи долгое время считали, что 5 миллионов лет назад внезапное масштабное наводнение затопило засушливое, засоленное Средиземное море. Оказалось, что этого, вероятно, не произошло, но драматических событий всё равно было предостаточно.…
Образцы лунной породы ставят под сомнение теорию «поздней бомбардировки» Образцы лунной породы ставят под сомнение теорию «поздней бомбардировки» Появляются результаты анализа образцов, доставленных китайской миссией Chang'e-6 на обратную сторону Луны. Они впервые позволяют детально изучить геологию и историю обратной стороны, а недавняя статья, опубликованная в журнале Science Advances…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 113 украинских беспилотников МО: за ночь над регионами России сбили 113 украинских беспилотников Силы ПВО за ночь сбили 113 украинских беспилотников над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Два мирных жителя получили ранения в результате атаки дронов на Брянскую область. Возгорание резервуара с…
Хинштейн: за сутки ВСУ 22 раза атаковали приграничные районы Курской области  Хинштейн: за сутки ВСУ 22 раза атаковали приграничные районы Курской области  В Курской области 18 беспилотников Вооруженных сил Украины (ВСУ) были сбиты за прошедшие сутки, 22 раза ВСУ применили артиллерию по отселенным районам региона. Об этом сообщил губернатор Александр Хинштейн. "Всего…
Тимур Иванов подал иск к МО РФ за игнорирование просьбы об отправке на СВО Тимур Иванов подал иск к МО РФ за игнорирование просьбы об отправке на СВО Бывший заместитель министра обороны РФ Тимур Иванов, осужденный за растрату и вывод около 3,9 млрд рублей из банка "Интеркоммерц", подал иск к Минобороны из-за игнорирования просьбы заключить с ним контракт…
Тема дня
НАТО готовит балто-скандинавский кулак против России НАТО готовит балто-скандинавский кулак против России

От блокады Калининградской области до ударов по Санкт-Петербургу – так эксперты оценивают потенциаль...

Фото
В Сахаре обнаружен удивительный спинозавр, не похожий ни на один из известных В Сахаре обнаружен удивительный спинозавр, не похожий ни на один из известных

Описан новый вид спинозавра с впечатляющим головным убором, и место его обнаружения является веским ...

Опрос

Получат ли США Гренландию?

 

Анекдот дня

Когда вам покажется, что вы не справитесь, вспомните, что вы из поколения, которое писало сочинения на три страницы. Из головы! Ручкой на большой перемене!

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)".