Пятница 16 октября 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
Читайте также
Три супервулкана могут извергнуться и радикально изменить климат Земли Три супервулкана могут извергнуться и радикально изменить климат Земли Когда геологи оценивают масштабные планетарные супервулканы, в глобальных сетях мониторинга доминируют три вулканические системы: Таупо в Новой Зеландии, Йеллоустон в США и Флегрейские поля в Италии. Ни одно агентство мониторинга…
Замерзший объект за Юпитером превращается в комету Замерзший объект за Юпитером превращается в комету Замерзший объект за Юпитером выбрасывает в космос углекислый газ, что указывает на причины активности на таком большом расстоянии от Солнца. Результаты исследования были опубликованы в журнале Planetary Science. Кентавр, одно…
Ученые обнаружили огромный мир неизвестной жизни в озерах Земли Ученые обнаружили огромный мир неизвестной жизни в озерах Земли Ученые восстановили геномы почти 20 000 водорослей и амеб из озер. Менее чем 1 из 20 совпал с известным родом, зарегистрированным в генетических базах данных. Результаты исследования были опубликованы в…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Возгорание на территории НПЗ в Рязанской области и 166 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Возгорание на территории НПЗ в Рязанской области и 166 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Средства ПВО за ночь перехватили и уничтожили 166 украинских беспилотников над российскими регионами. Об этом сообщили в Минобороны РФ. Возгорание на территории нефтеперерабатывающего завода произошло в Рязанской области из-за массовой…
Шуваев: за сутки в Белгородской области от атак ВСУ пострадали два человека Шуваев: за сутки в Белгородской области от атак ВСУ пострадали два человека Вооруженные силы Украины атаковали территорию Белгородской области 59 раз за прошедшие сутки. В результате ранения получили два мирных жителя, сообщил губернатор региона Александр Шуваев в "Максе". "За минувшие сутки ВСУ…
Предотвращение диверсии на военных объектах. Главное о задержании в России подданного Швеции  Предотвращение диверсии на военных объектах. Главное о задержании в России подданного Швеции  ФСБ России задержала подданного Швеции, участвовавшего в боевых действиях на стороне Киева, за незаконное пересечение границы. Он ехал в РФ для совершения терактов на военных объектах, сообщили в Центре общественных…
Тема дня
Зачем Зеленский хамит президенту Трампу Зачем Зеленский хамит президенту Трампу

Трамп может, конечно, попытаться сгладить конфликт и не обращать внимания на хамство главы киевского...

Фото
Ученые выяснили, что стало причиной «Афинской чумы» в 430 году до н.э. Ученые выяснили, что стало причиной «Афинской чумы» в 430 году до н.э.

Забывчивость, неприятный запах изо рта, гангрена и неукротимая диарея. Это лишь некоторые из симптом...

Опрос

Останется-ли Сербия дружественной России страной?

 

Анекдот дня

Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!

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.

Популярные новости
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)".