Modeling of bacterial communication in the extended range of population dynamics

“Чувство кворума”, представляющее один из видов бактериальной коммуникации, может быть исследовано с использованием средств и методов математического и компьютерного моделирования. В настоящей работе предложена модификация детерминированной математической модели бактериального чувства кворума с учетом закона многофазной динамики популяций. Математическая модель формализована в виде начально-краевой задачи для системы полулинейных уравнений в частных производных типа “реакция-диффузия”. Динамика изменения плотности биомассы учтена в генерационных слагаемых модельных уравнений. Модель описывает изменение концентрации специальных химических субстанций – сигнального вещества и фермента лактоназы, характеризующих чувство кворума у грамотрицательных бактерий. Задача решается методом конечных элементов с использованием платформы COMSOL Multiphysics. Проведены вычислительные эксперименты по оценке концентраций ключевых веществ, характеризующих чувство кворума, для бактериального вида Pseudomonas putida в расширенном диапазоне динамики популяции.