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
В Чили обнаружен новый вид утки-парохода
В холодных, омываемых волнами проливах у южного побережья Чили ученые идентифицировали, по их словам, новый вид уток рода Tachyeres, группы печально известных своей агрессивностью, часто не умеющих летать водоплавающих птиц,…
Жившие в одной пещере с разницей в 10 000 лет неандертальцы были родственниками
Крошечный фрагмент кости возрастом 110 000 лет, найденный в Алтайских горах Сибири, показывает, что два неандертальца, жившие в одной и той же пещере с разницей в 10 тысячелетий, были дальними…
В Египте обнаружены древние сооружения, погребенные на глубине 14 метров
Многопрофильная группа археологов и геофизиков обнаружила погребенные сооружения 26-й династии (саитский период) на месте Телль-эль-Фараин, древнего Буто, в северо-западной части дельты Нила. Открытие стало возможным благодаря сочетанию изображений с радиолокационного…
МО: за ночь над Россией сбили 203 украинских БПЛА
Силы ПВО за ночь уничтожили 203 украинских БПЛА над регионами России и Черным морем, сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО уничтожены 203 украинских беспилотных летательных…
Ленинградская область подверглась за неделю самой массированной атаке БПЛА
Самая массированная атака БПЛА в Ленинградской области произошла на этой неделе: с понедельника, 23 марта, в регионе было сбито 235 дронов, согласно подсчетам ТАСС на основе данных правительства региона. Так,…
Разморозка диалога с США и доклады Путину. Главное из заявлений Пескова
Кремль считает очень важным состоявшийся визит российских парламентариев в США и организованные там контакты. Москва готова и дальше развивать отношения с Вашингтоном, заявил ТАСС пресс-секретарь президента РФ Дмитрий Песков. ТАСС…
Украинскую ПВО «атаковали» с Ближнего Востока
Госсекретарь США Марко Рубио сделал ряд резонансных заявлений о возможном перераспределении военной ...
Чума бронзового века могла распространиться через стада, а не через блох
Новое исследование показало, что овца возрастом 4000 лет несла в себе ту же древнюю ДНК чумы, котора...
Когда я рассказал племяннику одиннадцати лет, что в его годы мы с друзьями во время ледохода катались на льдинах, он спросил: "Дядя, ты что, в детстве совсем тупой был?".
И тут я чего-то решил про догонялки на деревьях, карбид в бутылках, прыжки со второго этажа стройки в сугроб и взрывание дихлофоса в костре не рассказывать...
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.
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)".