Вторник 30 декабря 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
Разработан экспресс-тест на гепатит С: готов за 15 минут Разработан экспресс-тест на гепатит С: готов за 15 минут Учеными из американского Северо-Западного университета разработали тест на гепатит С с точностью в 100%. Авторы работы рассчитывают, что тест поможет большинству пациентов оперативно начать лечение, что позволит предупредить развитие цирроза…
Найден способ восстановления кровотока в мозге при деменции Найден способ восстановления кровотока в мозге при деменции Группой ученых из Университета Вермонта выявлен новый механизм развития деменции, который связан с нарушением мозгового кровотока. О деталях исследования рассказала публикация в sciencedaily.com. Новая работа показала, что дефицит фосфолипида PIP2…
В рисовых полях Вьетнама обнаружено множество древних артефактов В рисовых полях Вьетнама обнаружено множество древних артефактов В центральной вьетнамской провинции Хатинь археологи обнаружили удивительное скопление древних артефактов под рисовыми полями в горной приграничной коммуне Сон Ким 2. Эти открытия, сделанные в районе Ланг Че после того,…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
В Минобороны рассказали об отражении атаки Киева на резиденцию Путина в Новгородской области В Минобороны рассказали об отражении атаки Киева на резиденцию Путина в Новгородской области Российские средства ПВО с 28 по 29 декабря отразили атаку Киева с использованием 91 ударного БПЛА на резиденцию президента РФ в Новгородской области. Об этом сообщили в Минобороны РФ. "В…
МО: за ночь над регионами России и Азовским морем сбили 89 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России и Азовским морем сбили 89 украинских БПЛА Российские силы ПВО в течение прошедшей ночи перехватили и уничтожили над регионами РФ и Азовским морем 89 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. Там уточнили, что с 23:00…
Рабочие группы и территориальный вопрос. Итоги встречи президента Трампа и Зеленского Рабочие группы и территориальный вопрос. Итоги встречи президента Трампа и Зеленского Встреча президента США Дональда Трампа с Владимиром Зеленским прошла в поместье американского лидера Мар-а-Лаго в окрестностях Уэст-Палм-Бич (штат Флорида). Трамп по итогам заявил, что территориальный вопрос является одним из остающихся…
Тема дня
Стратегический разворот Финляндии в Арктике: приоритет геополитики в ущерб регионам Стратегический разворот Финляндии в Арктике: приоритет геополитики в ущерб регионам

Решение правительства Финляндии о выходе с 2026 года из Совета Баренцева / Евроарктического региона ...

Фото
«Принц» из богатой палеолитической могилы был растерзан медведем 27000 лет назад «Принц» из богатой палеолитической могилы был растерзан медведем 27000 лет назад

Обитатель одного из самых роскошных палеолитических захоронений, когда-либо обнаруженных, возможно, ...

Опрос

Что вы ждете от обсуждаемого сейчас плана Трампа по урегулированию украинского конфликта?

 

Анекдот дня

- Тебе, наверное, больше сорока?

- С чего ты взял?

- Пишешь без ошибок. Чувствуется Советская школа.

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)".