Воскресенье 16 ноября 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
Первые чёрные дыры могли появиться уже через 1 секунду после Большого взрыва Первые чёрные дыры могли появиться уже через 1 секунду после Большого взрыва Физики сходятся во мнении, что в первые секунды после Большого взрыва произошло невероятно много событий, причём большая их часть уложилась в непостижимо малые промежутки времени. Точная природа этой активности вызывает…
Под озером Киргизии обнаружен затерянный средневековый город Под озером Киргизии обнаружен затерянный средневековый город Археологи сделали удивительное открытие под мерцающими водами озера Иссык-Куль на востоке Кыргызстана, обнаружив следы средневекового города, исчезнувшего после катастрофического землетрясения в XV веке. Затопленное поселение, некогда процветающий торговый центр на…
Почему пересаженные от свиньи органы не приживаются у человека, выясняют учёные Почему пересаженные от свиньи органы не приживаются у человека, выясняют учёные У специалистов по трансплантации давно было понимание, что отторжение организмом человека пересаженных от генетически модифицированных свиней почек происходит из-за реакции иммунной системы реципиента. Но недавние исследования показали, что это не…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами РФ сбили 57 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами РФ сбили 57 украинских БПЛА Российские средства ПВО уничтожили и перехватили за ночь над регионами РФ 57 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи в период с 23:00 мск 15…
За сутки Белгородскую область атаковали 69 беспилотников ВСУ За сутки Белгородскую область атаковали 69 беспилотников ВСУ Вооруженные силы Украины (ВСУ) использовали 69 беспилотников при атаке на населенные пункты Белгородской области за прошедшие сутки. Об этом сообщается в Telegram-канале регионального оперштаба. "В Шебекинском муниципальном округе села Мешковое,…
Глава Минобороны Израиля заявил, что палестинское государство создано не будет Глава Минобороны Израиля заявил, что палестинское государство создано не будет Палестинское государство не будет создано, сектор Газа будет демилитаризован, а радикальное движение ХАМАС - разоружено. С таким заявлением выступил министр обороны Израиля Исраэль Кац. "Политика Израиля ясна: палестинское государство не…
Тема дня
Евросоюз признал бессилие перед китайской торговой экспансией Евросоюз признал бессилие перед китайской торговой экспансией

Западные СМИ заявляют, что «Европа выиграла решающую битву» в торговой войне с Китаем. О чем идет ре...

Фото
После 43 лет поисков в Турции обнаружен давно потерянный храм Зевса После 43 лет поисков в Турции обнаружен давно потерянный храм Зевса

Археологи, работающие в Лимире в турецкой провинции Анталья, наконец обнаружили давно пропавший храм...

Опрос

Как вы оцениваете заявления США о возможной передаче Украине ракет Tomahawk?

 

Анекдот дня

Севастополь - самый европейский из всех европейских городов. Именно здесь находятся английское, немецкое, французское, турецкое и даже итальянское кладбища, на которых покоятся те, кто когда-то усомнился в том, что Крым наш.

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)".