Понедельник 24 ноября 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
В древнем Хасанкейфе воссоздан 3000-летний медово-ячменный хлеб В древнем Хасанкейфе воссоздан 3000-летний медово-ячменный хлеб Исследователи из исторического района Турции Хасанкейф успешно воссоздали рецепт 3000-летнего медово-ячменного хлеба, используя инструкции, сохранившиеся на клинописных табличках из древней Месопотамии. Экспериментальный кулинарный проект, реализуемый преподавателями профессионального училища Хасанкейфа при…
Роды у мышей идут под контролем опытных «повитух» Роды у мышей идут под контролем опытных «повитух» Долгое время считалось, что осознанная помощь при родах свойственна лишь человеку и некоторым приматам. Американские биологи из Медицинского центра Лангоне при Нью-Йоркском университете опровергли это устоявшееся мнение, впервые в истории…
Бессонница повышает риск деменции на 40%, рассчитали учёные Бессонница повышает риск деменции на 40%, рассчитали учёные Группа американских ученых из клиники Майо пришла к выводу, что постоянные проблемы со сном связаны с изменениями в структуре мозга, ускоряющими наступление возрастного понижения ментальных функций. В исследовании, длившемся порядка…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над Россией сбили 93 украинских БПЛА МО: за ночь над Россией сбили 93 украинских БПЛА Российские средства ПВО перехватили и уничтожили за ночь над регионами РФ, а также Черным и Азовским морями 93 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи…
Встреча в Швейцарии: итоги обсуждения мирного плана по Украине Встреча в Швейцарии: итоги обсуждения мирного плана по Украине В Швейцарии прошли встречи украинской делегации с европейскими партнерами и американской стороной, на которых обсуждались шаги по прекращению конфликта. Делегации США и Украины на встрече согласовали большую часть из предложенного…
ВСУ за сутки атаковали Белгородскую область с помощью более 95 БПЛА  ВСУ за сутки атаковали Белгородскую область с помощью более 95 БПЛА  Вооруженные силы Украины (ВСУ) атаковали населенные пункты Белгородской области с помощью более 95 беспилотников и выпустили более 5 боеприпасов за минувшие сутки. Об этом сообщили в телеграм-канале оперштаба региона. "В…
Тема дня
Китай всем напомнил, что власть принадлежит победителям Китай всем напомнил, что власть принадлежит победителям

Главное для международного порядка – не вывеска на его «здании», а согласие по поводу того, что лежи...

Фото
Найденная в Испании римская надпись раскрывает имя неизвестного правителя Найденная в Испании римская надпись раскрывает имя неизвестного правителя

Группа испанских исследователей сообщила об открытии необычного предмета римского периода, проливающ...

Опрос

Как вы оцениваете заявления США о возможной передаче Украине ракет Tomahawk?

 

Анекдот дня

- Ты сильный, ты справишься.

- Я умный. Я даже не возьмусь.

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)".