Учёные разработали упрощённую математическую модель, описывающую распространение бактерий
Гуманитарные новости 22 Дек 2010Исследование было опубликовано в журнале «Proceedings of the National Academy of Science». Описанная в статье математическая модель учитывает основные виды передвижений, характерные для бактерий: самопроизвольное, направленное движения и «диффузное» движение, которое является наименее регулярным и самым сложным для моделирования.
«В конечном итоге, мы остановились на двух измеряемых параметрах, которые описывают путь изменения передвижений в зависимости от таких аспектов, как плотность колонии бактерий и скорость распространения», – заявил Пагонабарра. Все текущие исследования увеличения количества бактерий основываются на комбинированной эволюции плотности колоний бактерий и химических стимуляторов и требуют до 10 различных параметров.
В природе бактерии часто сосредотачиваются на поверхностях в форме структур, образовывающих впечатляющие модели, которые можно рассмотреть под микроскопом. В лабораторных условиях такие модели можно воспроизвести в чашке Петри, заполненной агаровым гелем. Специалисты-биологи в ходе исследования составили целый ряд уравнений, которые учитывают изменения в направленном движении в ответ на химические раздражители (на источники пищи, например) – феномен, известный как хемотаксис.
Пагонабарра объясняет: «Модель, которую мы предлагаем, не принимает во внимание хемотаксис, но прогнозирует образование образцов, удивительно похожих на те, что отражают хемотаксическое поведение». Два используемых учёными параметра имеют физический компонент, что позволяет приспосабливать их к использованию в будущих экспериментах.
Одна из моделей, которая наиболее часто наблюдается при росте бактериальных колоний, представляет собой набор концентрических колец. Модели такого типа несложно предсказать, принимая во внимание тот факт, что подвижность бактерий изменяется в зависимости от плотности их популяции. Эти изменения приводят к тому, что бактерии разделяются на две фазы различной толщины на основе «сосуществования» двух плотностей. Размножение бактерий преобладает в областях с низкой плотностью «населения», при этом в более плотных регионах наблюдается вымирание микроорганизмов.
Разработка упрощенных моделей, которые определяют минимальное количество параметров, необходимых для описания моделей распространения бактерий, поспособствует выявлению основных механизмов, на которых базируется «бактериальная динамика».
Источник: sciencedaily.com
Страницы: 1 2