Четверг 18 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
Почему мы злимся, когда голодные, показало исследование Почему мы злимся, когда голодные, показало исследование Исследователям удалось прийти к пересмотру привычного объяснения «злости от голода». Оказалось, что «виновник» - не столько снижение сахара в крови, сколько деятельность мозга, осознающего и интерпретирующего сигналы голода. К эксперименту…
Обнаружена планета Татуин, вращающаяся вокруг звёздной системы с двумя Солнцами Обнаружена планета Татуин, вращающаяся вокруг звёздной системы с двумя Солнцами Группа астрономов из Северо-Западного университета смогла получить прямое изображение экзопланеты, вращающейся вокруг двойной звездной системы, — открытие чрезвычайной редкости, которое бросает вызов существующим представлениям о динамике таких систем. Планета, масса…
JCI: Популярные препараты могут вызывать боли в мышцах JCI: Популярные препараты могут вызывать боли в мышцах Группа ученых из Колумбийского университета обнаружила, что статины порой становятся источником боли в мышцах из-за попадания кальция в клетки. Результаты исследования обнародованы в Journal of Clinical Investigation (JCI). Статины часто…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России уничтожили 94 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России уничтожили 94 украинских БПЛА Российские средства ПВО в течение прошедшей ночи перехватили и уничтожили 94 украинских БПЛА над регионами России и акваториями Азовского и Черного морей. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение…
Верховный суд России обобщит практику пересмотра сделок с недвижимостью с учетом «дела Долиной» Верховный суд России обобщит практику пересмотра сделок с недвижимостью с учетом «дела Долиной» Верховный суд РФ по поручению его председателя Игоря Краснова готовит обзор практики по пересмотру сделок с недвижимостью с учетом вердикта по иску Полины Лурье к Ларисе Долиной. Об этом сообщили…
В Сочи задержали отца и дочь, собиравших данные о ВС России и планировавших уехать воевать за Украину В Сочи задержали отца и дочь, собиравших данные о ВС России и планировавших уехать воевать за Украину Российские и абхазские силовики задержали в Сочи отца и дочь, собиравших информацию о ВС РФ и планировавших уехать воевать за Украину, сообщает ЦОС ФСБ. "Федеральной службой безопасности Российской Федерации совместно…
Тема дня
Элиты Евросоюза старательно имитируют войну с Россией Элиты Евросоюза старательно имитируют войну с Россией

В Европе постановка индивидуального разума каждой из стран под контроль коллективного интереса ведет...

Фото
Древние роющие пчелы устраивали свои гнезда в зубах и позвонках мертвых грызунов Древние роющие пчелы устраивали свои гнезда в зубах и позвонках мертвых грызунов

Согласно новому исследованию ископаемых, более 5000 лет назад роющие пчелы устраивали свои жилища вн...

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)".