Среда 17 июля 2024 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 НИЯУ МИФИ математически описали поведение колоний бактерий Колонии бактерий. Фото НИЯУ МИФИ

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
Главное за сутки
МО РФ: средства ПВО сбили за ночь пять беспилотников  МО РФ: средства ПВО сбили за ночь пять беспилотников  Минобороны России сообщили еще о двух украинских беспилотниках, которые были уничтожены ночью над Брянской областью. "В течение прошедшей ночи пресечена попытка киевского режима совершить террористическую атаку с применением беспилотных летательных…
Российские военные получат 15 миллионов рублей за уничтожение F-15 и F-16 Российские военные получат 15 миллионов рублей за уничтожение F-15 и F-16 Уральская компания "Форэс" намерена выплатить награду в 15 млн рублей российским бойцам, когда они уничтожат первый истребитель F-16 в зоне спецоперации. Об этом сообщил заместитель исполнительного директора компании по социальной…
Байден пообещал сняться с выборов в случае выявления проблем со здоровьем Байден пообещал сняться с выборов в случае выявления проблем со здоровьем Американский лидер Джо Байден заявил в беседе с телеканалом BET, что он выйдет из президентской гонки, если врачи выявят у него проблемы со здоровьем, отрывок из интервью эксклюзивно приводит CBS…
Интернет и СМИ
Читайте также
NEE: общий предок всех организмов на Земле появился 4,2 млрд лет назад NEE: общий предок всех организмов на Земле появился 4,2 млрд лет назад Международная группа исследователей под руководством Бристольского университета пролила свет на древнейшую экосистему Земли, показав, что в течение нескольких сотен миллионов лет с момента формирования планеты жизнь на Земле уже процветала.…
Новая эпидемия грозит ослепить половину населения Земли Новая эпидемия грозит ослепить половину населения Земли Специалисты заговорили о новой опасной эпидемии или даже пандемии. Они тревожатся по поводу роста слепоты среди населения самых разных государств планеты. О конкретике цифр и прогнозах рассказало издание El Pais.…
Nutrients: Названы продукты, повышающие сексуальные возможности мужчин Nutrients: Названы продукты, повышающие сексуальные возможности мужчин Традиционно считается, что для мужской силы нужно потреблять много мяса. Это спорное суждение, даже когда дело касается чисто физических показателей. И совсем неверное, если речь идет о способностях сексуального плана.…
Тема дня
Хамство Зеленского нарушило ключевые правила восточной политики Хамство Зеленского нарушило ключевые правила восточной политики

У лидера киевского режима Владимира Зеленского «начинают сдавать нервы, что и приводит к подобным ди...

Фото
BMJ Public Health: велосипедные поездки на работу снижают риски болезней BMJ Public Health: велосипедные поездки на работу снижают риски болезней

Шотландскими исследователями проведено исследование, показавшее пользу поездок на велосипеде либо хо...

Опрос

Дойдут ли Джо Байден и Дональд Трамп до президентских выборов в США?

 

Анекдот дня

Стремясь в светлое будущее, все же откладывайте на черный день.

Еще »
Комментарии для сайта Cackle
Мы на одноклассниках
 

 

МЫ ВКОНТАКТЕ

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-83392 от 07.06.2022, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,

информационных технологий и массовых коммуникаций. 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)".