Суббота 18 октября 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
Ядовитые мешочки помогли жабам завоевать мир Ядовитые мешочки помогли жабам завоевать мир Никто точно не знает, когда и как началось это вторжение. Но когда в 2014 году в крупнейшем морском порту Мадагаскара были официально замечены азиатские серые жабы (Duttaphrynus melanostictus), учёные сразу…
Затерянный римский город восстает из-под венгерского города Затерянный римский город восстает из-под венгерского города Археологи, проводящие профилактические раскопки в Заласентгроте на западе Венгрии, обнаружили уникальные руины затерянного города римской эпохи, процветавшего почти три столетия. Обнаружение трёх прекрасно сохранившихся колодцев II века, два из которых…
Расширение Вселенной смогли объяснить без темной энергии Расширение Вселенной смогли объяснить без темной энергии Ускоренное расширение Вселенной долгие годы пытались объяснять в рамках концепции темной энергии. Но новые данные позволяют усомниться в достоверности этой версии. Итоги исследование были опубликованы в издании Journal of Cosmology…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России уничтожили 41 украинский БПЛА МО: за ночь над регионами России уничтожили 41 украинский БПЛА Российские средства ПВО за ночь уничтожили над регионами России Черным морем 41 украинский БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО уничтожены 41 украинский…
Удары вглубь России и двойная встреча в Будапеште. Что Трамп сказал Зеленскому Удары вглубь России и двойная встреча в Будапеште. Что Трамп сказал Зеленскому Президент США Дональд Трамп в третий раз провел встречу с Владимиром Зеленским в Белом доме. ТАСС собрал основные заявления американского лидера. Трамп выразил уверенность в том, что процесс по урегулированию…
При взрыве на заводе в Стерлитамаке в Башкирии погибли три человека При взрыве на заводе в Стерлитамаке в Башкирии погибли три человека При взрыве на предприятии "Авангард" в башкирском Стерлитамаке погибли три человека. Об этом сообщил ТАСС премьер-министр Башкирии Андрей Назаров. "Все [люди из-под завалов] извлечены. Трое погибших", - сказал Назаров. Еще…
Тема дня
Встреча в Белом доме: Вашингтон принуждает Киев к миру, Зеленский продолжает говорить языком ненависти и войны Встреча в Белом доме: Вашингтон принуждает Киев к миру, Зеленский продолжает говорить языком ненависти и войны

Через сутки после телефонного разговора между лидерами России и США президент Трамп снова встретился...

Фото
Научный прогноз ученых о крахе цивилизации в XXI веке был сделан в 1972 году Научный прогноз ученых о крахе цивилизации в XXI веке был сделан в 1972 году

В 1972 году группой исследователей из Массачусетского технологического института была разработана ст...

Опрос

Как вы оцениваете риск возникновения военного конфликта в Молдавии и Приднестровье?

 

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)".