Пятница 14 марта 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
Наука близка к созданию машины времени: удалось разорвать пространство и время Наука близка к созданию машины времени: удалось разорвать пространство и время Физикам удалось совершить прорывной шаг в понимании природы времени и пространства. Открытие поставило под сомнение устоявшиеся представления об этих фундаментальных категориях. Как сообщает nature.com, эксперты в ряде исследований получают всё…
Тайны Шигирского идола: что скрывает древнейшая деревянная статуя Тайны Шигирского идола: что скрывает древнейшая деревянная статуя В 1880 году на Урале, в селе Калата, старатели, искавшие золото, наткнулись на необычные деревянные фрагменты. Как пишет РИА Новости, находка оказалась настолько удивительной, что ее первоначально отложили в запасники…
Скелет возрастом 62 миллиона лет проливает свет на загадочное млекопитающее Скелет возрастом 62 миллиона лет проливает свет на загадочное млекопитающее Более 140 лет Mixodectes pungens, вид мелких млекопитающих, обитавших на западе Северной Америки в раннем палеоцене, был загадкой. То немногое, что было известно о них, было в основном получено путем…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: российские войска освободили Суджу, Меловой и Подол в Курской области МО: российские войска освободили Суджу, Меловой и Подол в Курской области Российские войска вернули под свой контроль город Суджа и два поселка в Курской области, заявило Минобороны. "Подразделениями группировки войск "Север" в ходе наступательных действий освобождены населенные пункты Меловой, Подол и…
МО: за ночь над регионами России перехватили и уничтожили 77 украинских беспилотников МО: за ночь над регионами России перехватили и уничтожили 77 украинских беспилотников Средства противовоздушной обороны (ПВО) за ночь уничтожили и перехватили 77 украинских беспилотников над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. В результате атаки БПЛА в Калужской области пострадал сотрудник промышленного предприятия.…
Гладков: ВСУ выпустили более 50 беспилотников по Белгородской области за сутки Гладков: ВСУ выпустили более 50 беспилотников по Белгородской области за сутки Вооруженные силы Украины (ВСУ) атаковали восемь районов Белгородской области с помощью 55 беспилотников и 39 боеприпасов за прошедшие сутки. Пострадавших нет, сообщил в Telegram-канале губернатор региона Вячеслав Гладков. "В Валуйском…
Тема дня
России суждено периодически раскалывать Запад России суждено периодически раскалывать Запад

Если мы допустим, что единство коллективного Запада было временным явлением, то для России актуализи...

Фото
Названы находки Египта, исследования которых идут десятилетиями Названы находки Египта, исследования которых идут десятилетиями

В Древнем Египте существует множество артефактов, тайну которых ученые до сих пор не могут разгадать...

Опрос

Какие последствия могут быть после перепалки между Трампом и Зеленским?

 

Анекдот дня

Америка, как и в 1944 году, решила, что уже пора помогать победителю.

Еще »

Этот сайт использует файлы "cookie" с целью повышения удобства его использования. Оставаясь с нами, вы соглашаетесь с политикой использования cookies.

КАК ЗАРАБОТАТЬ НА ИИ ЕСЛИ ТЫ НЕ ПРОГРАММИСТ?
ПРОФЕССИИ, КОТОРЫЕ ВЫМРУТ ЧЕРЕЗ 5 ЛЕТ И ЧТО С ЭТИМ ДЕЛАТЬ?
ИИ УЖЕ КРАДЕТ У ВАС РАБОТУ? ПРОВЕРЬТЕ, ВХОДИТЕ ЛИ ВЫ В ГРУППУ РИСКА
КОГДА ИИ НАЧНЕТ ИСКАТЬ СВОЮ ДУШУ?
СМОЖЕТ ЛИ ИИ СТАТЬ НАШИМ ДУХОВНЫМ УЧИТЕЛЕМ?
Интересные материалы
Мы на одноклассниках
 

 

МЫ ВКОНТАКТЕ

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-83392 от 07.06.2022, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,

информационных технологий и массовых коммуникаций. 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)".