Исследователь Генри Маттингли из Института Флэтайрон при Фонде Симонса представил новую вычислительную модель, которая впервые теоретически описывает распространение бактерий в сложных условиях. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Предсказать траекторию движения бактерий так же сложно, как угадать, куда унесет лист на ветру.
Их движение хаотично, а столкновения с препятствиями, такими как углы и поверхности, делают задачу еще сложнее. Однако такие прогнозы важны: они помогают контролировать распространение вредных бактерий и направлять полезные, например, для доставки лекарств в организм.Ученому удалось выяснить, как бактерии перемещаются в жидкости, двигаясь с помощью жгутиков и постоянно меняя направление. Оказалось, что ключевым фактором их распространения является частота смены направления. Слишком частые или слишком редкие повороты замедляют их движение, а столкновения с препятствиями могут привести к задержке.
Маттингли выделил три возможных состояния бактерии: свободное движение, скольжение вдоль препятствия и застревание в углу. Используя математические методы, он определил вероятность нахождения бактерии в каждом из этих состояний и создал модель, описывающую процесс диффузии.
Для проверки модели были проведены компьютерные симуляции, в которых бактерии сталкивались с случайно расположенными препятствиями. Результаты показали, что модель точно предсказывает их распространение.
Это открытие поможет в разработке бактерий-носителей для доставки лекарств. Зная оптимальную частоту смены направления, можно повысить эффективность их передвижения в сложных средах. Следующим шагом станет тестирование модели на реальных бактериях, чтобы проверить, насколько точно она описывает их поведение в живых системах.
Свежие комментарии