Четверг 15 января 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
Фрагменты скелета показывают, что ранние виды рода Homo не были похожи на людей Фрагменты скелета показывают, что ранние виды рода Homo не были похожи на людей Почти 60 лет Homo habilis занимает почетное место как самый ранний представитель нашего рода Homo. Череп так называемого «человека умелый» имел более плоское лицо и больший мозг, чем у более…
STM: Впервые выявлен ключевой молекулярный «двигатель» заболевания сухожилий STM: Впервые выявлен ключевой молекулярный «двигатель» заболевания сухожилий Болевые ощущения, связанные с сухожилиями, присущи не только профессиональным спортсменам, но и многим другим людям, которые ведут активный образ жизни. Разные болезненные состояния объединяет одно: они связаны со значительной перегрузкой…
Эволюция звёзд зависит от места возникновения сверхновых Эволюция звёзд зависит от места возникновения сверхновых Сверхновые играют центральную роль в рождении новых звёзд. Они являются богатым источником газа и пыли для формирования звёздных колыбелей, а их взрывы могут вызывать ударные волны, которые запускают рождение новых…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 34 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 34 украинских БПЛА Российские средства противовоздушной обороны в течение ночи перехватили и уничтожили 34 украинских БПЛА, из них 19 - над Ростовской областью. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи…
Срыв планов ВСУ и расширение полосы безопасности. Заявления начальника Генштаба Герасимова Срыв планов ВСУ и расширение полосы безопасности. Заявления начальника Генштаба Герасимова Командование ВСУ любыми способами, не считаясь с потерями, стремится остановить наступление российских войск, но эти планы сорваны. Об этом заявил начальник Генштаба ВС России генерал армии Валерий Герасимов в ходе…
В Дании заявили, что обязаны открыть огонь при ударе США по Гренландии В Дании заявили, что обязаны открыть огонь при ударе США по Гренландии Военнослужащие Дании обязаны открыть ответный огонь по американским войскам, если США попытаются присоединить Гренландию силовым путем. Об этом заявил представитель министерства обороны королевства Тобиас Роед Йенсен. "Датские войсковые соединения обязаны…
Тема дня
Стубба сочли абсолютно непригодным на роль переговорщика по Украине Стубба сочли абсолютно непригодным на роль переговорщика по Украине

В Евросоюзе хотят назначить переговорщика для диалога с Россией по ситуации на Украине. Среди возмож...

Фото
В Турции обнаружена римская больница, переоборудованная в византийскую церковь В Турции обнаружена римская больница, переоборудованная в византийскую церковь

Археологи, работающие на юго-западе Турции, обнаружили один из наиболее убедительных примеров архите...

Опрос

Присвоит ли в итоге Евросоюз замороженные российские активы?

 

Анекдот дня

Пилоты 3/И-АТЛАС увидели какое творится на Земле и срочно прикинулись кометой.

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)".