Среда 07 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
Неандертальцы почти исчезли после серьезного генетического «бутылочного горла» Неандертальцы почти исчезли после серьезного генетического «бутылочного горла» Неандертальцы почти исчезли после генетического «бутылочного горла» около 65 000 лет назад, и новое исследование показывает, где сохранились последние выжившие представители этой Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the…
Надпись на оссуарии проливает свет на человека, помогавшего нести крест Иисуса Надпись на оссуарии проливает свет на человека, помогавшего нести крест Иисуса Найденный в иерусалимской гробнице известняковый футляр для костей возрастом 2000 лет, возможно, носит имя сына человека, который помогал Иисусу нести крест, считает исследователь Нового Завета, пересмотревший давно обсуждаемую надпись на…
Смешение народов Востока и Запада началось задолго до Шелкового пути Смешение народов Востока и Запада началось задолго до Шелкового пути Анализ древней ДНК 135 человек из западной части Китая показывает, что земледельцы из района реки Хуанхэ и скотоводы северных регионов смешивались задолго до Шелкового пути. Результаты исследования были опубликованы в…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Президенту России Владимиру Путину 7 октября исполняется 74 года Президенту России Владимиру Путину 7 октября исполняется 74 года 7 октября 2026 года исполняется 74 года президенту РФ Владимиру Путину. Происхождение, образование, ученая степень Владимир Владимирович Путин родился 7 октября 1952 года в Ленинграде (с сентября 1991 года -…
МО: за ночь над регионами России сбили 311 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 311 украинских БПЛА Средства ПВО за прошедшую ночь перехватили и уничтожили над регионами РФ и акваториями Черного и Азовского морей 311 украинских БПЛА самолетного типа. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение…
Атака безэкипажных катеров на танкер и пожар в Черном море. Главное о ситуации Атака безэкипажных катеров на танкер и пожар в Черном море. Главное о ситуации Безэкипажные катера атаковали у побережья Черного моря судно с грузом нефти, которое шло под флагом Либерии. Об этом сообщили в Минтрансе России. По предварительной информации, пострадавших нет. ТАСС собрал основное…
Тема дня
Бездомная старушка довела фаворита Китая в Испании до политического краха Бездомная старушка довела фаворита Китая в Испании до политического краха

Решение испанского премьера Педро Санчеса назначить досрочные выборы в парламент – это почти гаранти...

Фото
Эволюция галактик может быть подвержена влиянию струй черных дыр Эволюция галактик может быть подвержена влиянию струй черных дыр

В последние десятилетия астрономы обнаружили доказательства того, что сверхмассивные черные дыры мог...

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)".