Воскресенье 28 декабря 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
Странная находка в Эфиопии ставит под сомнение происхождение человека Странная находка в Эфиопии ставит под сомнение происхождение человека Международная группа учёных произвела ряд новейших археологических раскопок в Эфиопии. Они заставляют усомниться в статусе "Люси" как самого древнего известного предшественника человека, рассказывает публикация в журнале PLOS One. Специалистами из…
Найден микроэлемент, который снимает воспаление при ревматоидном артрите Найден микроэлемент, который снимает воспаление при ревматоидном артрите Группа сотрудников Сеченовского университета указала на новый механизм действия селена, способного защищать организм от воспаления, что лежит в основе таких заболеваний, как ревматоидный артрит, болезни Альцгеймера и Паркинсона, воспаления кишечника…
Древний монстр, охотившийся на динозавров, представлен во весь рост Древний монстр, охотившийся на динозавров, представлен во весь рост Музей штата Джорджия представил первую в мире научно выверенную реконструкцию гигантского доисторического крокодила, охотившегося на динозавров. Музей Tellus Science Museum на днях объявил о завершении работы над полноразмерным скелетом Deinosuchus…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над территорией России сбили семь украинских БПЛА МО: за ночь над территорией России сбили семь украинских БПЛА Российские средства ПВО уничтожили за ночь семь украинских беспилотников над Краснодарским краем и Адыгеей. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО уничтожены семь украинских…
ФСБ задержала жительницу Донецка за призывы к убийству военных и ударам по Москве ФСБ задержала жительницу Донецка за призывы к убийству военных и ударам по Москве ФСБ задержала жительницу Донецка по подозрению в публикациях призывов к убийству российских военных, нанесению ударов по Москве, а также фотофиксации военной техники. Об этом ТАСС сообщили в Центре общественных связей…
Повышение МРОТ и новые профессии. Какие законы вступят в силу с 1 января 2026 года Повышение МРОТ и новые профессии. Какие законы вступят в силу с 1 января 2026 года В России с 1 января 2026 года вступит в силу несколько законов и изменений. ТАСС собрал основное о нововведениях. Финансы МРОТ будет повышен до 27 093 рублей. На всей территории…
Тема дня
2025 год заставил Запад пересмотреть свой ключевой тезис о силе России 2025 год заставил Запад пересмотреть свой ключевой тезис о силе России

Тезис о нанесении России «стратегического поражения на поле боя» в 2025 году почти вышел из употребл...

Фото
Музыкальные способности связаны со специфическими когнитивными чертами Музыкальные способности связаны со специфическими когнитивными чертами

Согласно масштабному международному исследованию, опытные музыканты, как правило, обладают преимущес...

Опрос

Что вы ждете от обсуждаемого сейчас плана Трампа по урегулированию украинского конфликта?

 

Анекдот дня

- Тебе, наверное, больше сорока?

- С чего ты взял?

- Пишешь без ошибок. Чувствуется Советская школа.

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)".