Суббота 03 октября 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
Читайте также
Хищник, известный как «адская свинья», обитал в Испании 30 миллионов лет назад Хищник, известный как «адская свинья», обитал в Испании 30 миллионов лет назад Повторное исследование ископаемых из Рокальяуры в Каталонии подтверждает, что около 30 миллионов лет назад на северо-востоке Испании обитали хищники, которых называли «адскими свиньями». Это было млекопитающее с массивными челюстями из…
Смертельная чума 1820 года на Майорке могла распространиться и без участия крыс Смертельная чума 1820 года на Майорке могла распространиться и без участия крыс Чума на Майорке в 1820 году унесла тысячи жизней, но новые модели показывают, что крысы вряд ли были основной причиной распространения болезни. Полная версия исследования была опубликована в журнале Proceedings…
Дно океанов оказывает удивительно сильное влияние на климат Дно океанов оказывает удивительно сильное влияние на климат Сама форма океанского дна способна поддерживать основные океанские течения и климатические модели, даже в смоделированной Земле, где практически нет суши. Результаты исследования опубликованы в журнале Ocean-Land-Atmosphere Research. Если убрать почти…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Устойчивость РФ, "граната" для Киева и агрессия Европы. О чем президент Путин говорил на "Валдае" Устойчивость РФ, "граната" для Киева и агрессия Европы. О чем президент Путин говорил на "Валдае" Россия развивается несмотря на имеющиеся проблемы, ее экономика является здоровой и устойчивой, заявил президент РФ Владимир Путин на пленарной сессии XXIII заседания Международного дискуссионного клуба "Валдай". Он подчеркнул, что темпы…
Пострадавший, пожар в доме в Волгограде и 646 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Пострадавший, пожар в доме в Волгограде и 646 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Средства ПВО за ночь перехватили и уничтожили 646 украинских беспилотников над российскими регионами, а также акваториями Черного и Азовского морей. Об этом сообщили в Минобороны РФ. Украинские БПЛА пытались атаковать…
Поражен мост через Днепр в Киеве. Удары ВС РФ по объектам на Украине Поражен мост через Днепр в Киеве. Удары ВС РФ по объектам на Украине ВС России продолжают наносить удары по объектам портовой, энергетической инфраструктуры Украины и морским судам, задействованным в интересах ВСУ. Об этом сообщили в Минобороны РФ. По данным ведомства, в Киеве был…
Тема дня
Главные угрозы современности требуют принятия сложных решений Главные угрозы современности требуют принятия сложных решений

Задачи, которые должна решать Россия в экономике и вопросах развития общества, не являются уникальны...

Фото
Дикие помидоры раскрывают скрытые генетические секреты лучшего вкуса Дикие помидоры раскрывают скрытые генетические секреты лучшего вкуса

Дикие томаты выявляют генетические механизмы, влияющие на цвет плодов, содержание сахара, горечь и а...

Опрос

Останется-ли Сербия дружественной России страной?

 

Анекдот дня

Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!

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.

Популярные новости
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)".