Российские ученые разгадали одну из тайн микромира: способен к самоорганизации - «Наука»

Добавлено 06-июл-2024, 00:00 От Афанасий

Поведение колоний бактерий описали математически

Возможное поведение колоний бактерий описали при помощи математических формул ученые НИЯУ МИФИ. Они установили, что случайное распределенные бактерии со временем собираются в кластеры без явных известных — химических или световых – раздражителей. Мало того, спустя определенное время различные группы вступают во взаимодействие уже друг с другом. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом научном журнале.

Фото: en.wikipedia.org

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.

Известно, что для выживания во враждебной среде бактерии выработали ряд адаптивных механизмов. Среди них хемотаксис — смещенное движение бактерий, под воздействием химического раздражителя, и фототаксис — направленное движение микроорганизмов в ответ на воздействие света.

Заведующий кафедрой прикладной математики НИЯУ МИФИ Николай Кудряшов рассказал, как при помощи математического моделирования он пришел к выводу о способности бактерий к самоорганизации без этих ярких дополнительных раздражителей.

– Для нашей математической модели мы взяли так называемый «белый шум» – хаотично распространенные в пространстве бактерии, – поясняет Кудряшов. – И выяснилось, что они также могут самоорганизовываться, собираясь со временем в кластеры. Уравнения также показали, что со временем данные 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.

Эту формулу может переложить на другие известные сообщества?

– Конечно, данные выводы не обязательно применительны 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.

На основании вашего математического моделирования жизни бактерий, вы можете подтвердить гипотезу об имеющемся у них коллективном интеллекте?

– В какой-то степени такой интеллект у них есть. Возможно, изучение поведения простейших приведет нас в будущем к более совершенным моделям искусственного интеллекта.

Поведение колоний бактерий описали математически Возможное поведение колоний бактерий описали при помощи математических формул ученые НИЯУ МИФИ. Они установили, что случайное распределенные бактерии со временем собираются в кластеры без явных известных — химических или световых – раздражителей. Мало того, спустя определенное время различные группы вступают во взаимодействие уже друг с другом. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом научном журнале. Фото: en.wikipedia.org 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. Известно, что для выживания во враждебной среде бактерии выработали ряд адаптивных механизмов. Среди них хемотаксис — смещенное движение бактерий, под воздействием химического раздражителя, и фототаксис — направленное движение микроорганизмов в ответ на воздействие света. Заведующий кафедрой прикладной математики НИЯУ МИФИ Николай Кудряшов рассказал, как при помощи математического моделирования он пришел к выводу о способности бактерий к самоорганизации без этих ярких дополнительных раздражителей. – Для нашей математической модели мы взяли так называемый «белый шум» – хаотично распространенные в пространстве бактерии, – поясняет Кудряшов. – И выяснилось, что они также могут самоорганизовываться, собираясь со временем в кластеры. Уравнения также показали, что со временем данные 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. Эту формулу может переложить на другие известные сообщества? – Конечно, данные выводы не обязательно применительны 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. На основании вашего математического моделирования жизни бактерий, вы можете подтвердить гипотезу об имеющемся у них коллективном интеллекте? – В какой-то степени такой интеллект у них есть. Возможно, изучение поведения простейших приведет нас в будущем к более совершенным моделям искусственного интеллекта.