Четверг 28 мая 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
Реконструкция лица жившей 45000 лет назад женщины показывает первых европейцев Реконструкция лица жившей 45000 лет назад женщины показывает первых европейцев Согласно новому анализу черепа возрастом 45 000 лет из Чехии, первые люди, поселившиеся в Европе после ухода из Африки, имели широкие носы и широкие лица. Женщина, чей череп исследовали ученые,…
Сканирование показывает, как отцовство кардинально меняет работу мозга Сканирование показывает, как отцовство кардинально меняет работу мозга Женский мозг претерпевает глубокие изменения, подготавливая организм к родительству. Однако, несмотря на то, что мужскому мозгу никогда не приходится перестраиваться для беременности, новые данные свидетельствуют о том, что этот орган…
Спустя 1700 лет обнаружены скрытые в испанских Пиренеях римские золотые рудники Спустя 1700 лет обнаружены скрытые в испанских Пиренеях римские золотые рудники Почти две тысячи лет реки Пиренеев скрывали часть своего римского прошлого, оставаясь незамеченными. Золото перемещалось по этим горным водам в мельчайших крупинках, переносимое из древних месторождений на террасы, в ущелья…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Пожар на морском терминале и 140 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Пожар на морском терминале и 140 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Силы ПВО в течение прошедшей ночи перехватили и уничтожили 140 украинских беспилотников над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Обломки БПЛА упали на территории морского терминала в Туапсинском муниципальном округе.…
Попадание ракеты в здание банка. Последствия атаки ВСУ на Севастополь Попадание ракеты в здание банка. Последствия атаки ВСУ на Севастополь Ракета попала в здание Южного управления Центрального банка в Севастополе. Загорелась крыша здания, в соседних домах от взрывной волны повреждения получили окна и балконы, сообщил губернатор города Михаил Развожаев. Кроме…
ФСБ: в Рязанской области задержан агент Киева за передачу данных об объектах МО ФСБ: в Рязанской области задержан агент Киева за передачу данных об объектах МО ФСБ России задержала в Рязанской области гражданина РФ, передававшего данные об объектах Министерства обороны, инфраструктуры транспорта, ОПК и ТЭК для военной разведки Украины. Как сообщили в Центре общественных связей (ЦОС)…
Тема дня
Отношения России с соседями ждут приливы и отливы Отношения России с соседями ждут приливы и отливы

Отношения России с ее соседями – это волнообразный процесс. За откатами, которые мы видим сейчас, в ...

Фото
Эксперты рассказали, как возникли и эволюционировали клетки крови Эксперты рассказали, как возникли и эволюционировали клетки крови

Кровеносную систему имеют почти все животные, включая человека, но у разных видов история происхожде...

Опрос

С каким чувством вы смотрите в будущее?

 

Анекдот дня

- Дорогая, только послушай, что пишут: "Ученые выяснили, что базовая температура тела у женщин постепенно растет в период с 18 до 42 лет. Причины этого явления пока изучаются".

- Дорогой, не доводи меня до кипения! Я тебе еще два часа назад сказала: пойди, вынеси мусор! А ты в интернете торчишь.

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)".