Вторник 20 января 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
Анализ образцов с орбиты Чанъэ-6 раскрывает тайны обратной стороны Луны Анализ образцов с орбиты Чанъэ-6 раскрывает тайны обратной стороны Луны В июне 2024 года Китай вошел в историю, когда миссия «Чанъэ-6» впервые в истории доставила на Землю образцы лунного грунта, отправив 1935,3 грамма (примерно 4,25 фунта) лунного реголита и горных…
Околосмертные переживания остаются загадкой, которую наука не может объяснить Околосмертные переживания остаются загадкой, которую наука не может объяснить Околосмертные переживания часто происходят во время серьезных неотложных медицинских ситуаций, таких как остановка сердца или тяжелая травма. Результаты исследования опубликованы в журнале Psychology of Consciousness Theory Research and Practice. Многие…
Притяжение в гравитационном поле Земли указывает на перераспределение массы Притяжение в гравитационном поле Земли указывает на перераспределение массы В начале 2007 года под Атлантическим океаном произошли изменения, незаметные для человека, но тем не менее незначительно изменившие гравитационное притяжение на поверхности. Спустя годы орбитальные спутники показали, что это кратковременное…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 32 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 32 украинских БПЛА Российские средства ПВО перехватили и уничтожили за ночь над регионами РФ 32 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи в период с 23:00 мск 19…
Мирошник: 56 мирных жителей России погибли с начала января при ударах ВСУ Мирошник: 56 мирных жителей России погибли с начала января при ударах ВСУ Почти 60 мирных жителей субъектов РФ, в том числе трое детей, с начала января погибли при ударах со стороны Вооруженных сил Украины, более 170 человек получили ранения. Об этом ТАСС…
ФСБ: на Ставрополье ликвидировали готовившего теракты против военных ФСБ: на Ставрополье ликвидировали готовившего теракты против военных Сотрудники ФСБ ликвидировали при задержании жителя Ставрополья, готовившего теракты против военнослужащих. Об этом ТАСС сообщили в Центре общественных связей (ЦОС) ФСБ России. "В ходе оперативно-разыскных мероприятий, направленных на установление всех…
Тема дня
В Давосе идет торговля страхом и унижением В Давосе идет торговля страхом и унижением

Американцы пытаются «взять на понт» своих союзников за океаном и давят на расшатанную психику Берлин...

Фото
Замороженные кристаллы цианистого водорода приближают понимание зарождения жизни Замороженные кристаллы цианистого водорода приближают понимание зарождения жизни

Ядовитое для человека вещество — цианистый водород — возможно, способствовало зарождению жизни на Зе...

Опрос

Присвоит ли в итоге Евросоюз замороженные российские активы?

 

Анекдот дня

Мне кажется, что Чебурашку и Буратино в новых российских фильмах рисовали дизайнеры АвтоВАЗа.

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)".