Четверг 05 марта 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
Сердце Млечного Пути окружено турбулентной газовой сетью длиной 650 световых лет Сердце Млечного Пути окружено турбулентной газовой сетью длиной 650 световых лет Наиболее интенсивное исследование Центральной молекулярной зоны (ЦМЗ) в ядре Млечного пути позволило выявить формы, вылепленные этой интенсивной средой из исходного материала для звезд. Сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики известна…
В глубине мексиканской пещерной системы обнаружен скелет возрастом 8000 лет В глубине мексиканской пещерной системы обнаружен скелет возрастом 8000 лет Скелет возрастом 8000 лет, обнаруженный глубоко в затопленной пещерной системе на карибском побережье Мексики, проливает новый свет на доисторических обитателей полуострова Юкатан. Останки, найденные группой археологов-дайверов, предположительно представляют собой преднамеренное…
Озвучена неожиданная гипотеза низкого либидо у женщин Озвучена неожиданная гипотеза низкого либидо у женщин Долгое время было принято считать, что различия в сексуальном темпераменте между полами заложены природой, через тестостерон, эволюцию и инстинкты. Канадскими психологами из Университета Торонто предложено новое объяснение разнице в либидо.…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 76 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 76 украинских БПЛА Силы ПВО за ночь сбили 76 украинских беспилотников над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Три человека пострадали при атаке БПЛА на Саратовскую область. ТАСС собрал основное о последствиях. Масштаб…
Хинштейн: ВСУ за сутки 87 раз обстреляли из артиллерии курское приграничье  Хинштейн: ВСУ за сутки 87 раз обстреляли из артиллерии курское приграничье  Вооруженные силы Украины атаковали с помощью 63 беспилотников различного типа территорию Курской области за прошедшие сутки, 87 раз применили артиллерию по отселенным районам. Об этом сообщил губернатор Александр Хинштейн. "Всего…
Россия может уйти с европейского рынка. Ситуация вокруг поставок энергоносителей в Евросоюз Россия может уйти с европейского рынка. Ситуация вокруг поставок энергоносителей в Евросоюз Россия с учетом намерения ЕС отказаться полностью от ее газа может досрочно сама инициировать уход с европейского рынка и переориентироваться на более интересных покупателей, заявил президент Владимир Путин журналисту "Вестей"…
Тема дня
Кто последний в очереди в никем не контролируемый «ядерный клуб» Кто последний в очереди в никем не контролируемый «ядерный клуб»

О собственном ядерном оружии открыто говорят Польша, Турция и даже Эстония. Другие страны не говорят...

Фото
Неолитические охотники-собиратели готовили сложные блюда из рыбы и растений Неолитические охотники-собиратели готовили сложные блюда из рыбы и растений

Исследование, опубликованное в журнале PLOS One, показывает, что неолитические общины охотников-соби...

Опрос

Как долго продлится операция США против Ирана?

 

Анекдот дня

Когда вам покажется, что вы не справитесь, вспомните, что вы из поколения, которое писало сочинения на три страницы. Из головы! Ручкой на большой перемене!

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)".