Biology BulletinBiology BulletinИзвестия Российской академии наук. Серия биологическая1026-34703034-5367The Russian Academy of Sciences67502810.31857/S1026347023010122BPNSYTТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ЭВОЛЮЦИОННАЯ БИОЛОГИЯТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ЭВОЛЮЦИОННАЯ БИОЛОГИЯParallelism in Speciation and Intraspecific Diversification of the Plague Microbe Yersinia pestisПараллелизмы в видообразовании и внутривидовой диверсификации микроба чумы Yersinia pestisSuntsovV. V.СунцовВ. В.vvsuntsov@rambler.ruSevertsov Institute of Problems of Ecology and EvolutionИнститут проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН01032023211512128022025Copyright ©; 2023, В.В. СунцовCopyright ©; 2023, В.В. Сунцов2023В.В. СунцовВ.В. Сунцовhttps://medjrf.com/1026-3470/article/view/675028

Modern “molecular genetic (MG) phylogenies” of the plague microbe Yersinia pestis, built on models of neutral evolution using statistical methods of phylogenetic analysis, contradict numerous obvious environmental (ECO) patterns and are not consistent with the concept of adaptatiogenesis. The reason for the discrepancy between MG and ECO phylogenies is seen in the underestimation by the MG approach of parallelisms in the processes of speciation and intraspecific diversification of the plague microbe. ECO methods showed the parallel tritope (almost) simultaneous speciation of three primary genovariants (populations, subspecies) Y. pestis 2.ANT3, 3.ANT2 and 4.ANT1 in three geographical populations of the Mongolian marmot (Marmota sibirica), which in the MG approach is mistaken for polytomy (“Big Bang”), caused by unknown natural phenomena on the eve of the first pandemic (Justinian’s plague, 6th-8th centuries AD). The discrepancy between MG and ECO interpretations of the evolution of intraspecifically-derived phylogenetic sub-branches 0.PE and 2.MED is also associated with parallel evolutionary processes in independent lines, based on genovariants 2.ANT3, 3.ANT2 and 4.ANT1. Independence of these phylogenetic lines and associated with them parallelisms of sub-branches 0.PE and 2.MED are not taken into account in the MG approach. The prospect of creating a real phylogenetic tree for Y. pestis depends on a creative synthesis of the two approaches – MG and ECO.

Молекулярные филогении микроба чумы Yersinia pestis противоречат экологическим фактам и не интерпретируются в понятиях концепции адаптациогенеза. Одной из причин противоречий видится недооценка молекулярным подходом параллелизмов в процессах видообразования и внутривидовой диверсификации микроба чумы. Экологические данные свидетельствуют о параллельном тритопном (почти) одновременном видообразовании трех исходных геновариантов (популяций, подвидов) Y. pestis 2.ANT3, 3.ANT2 и 4.ANT1 в трех географических популяциях монгольского сурка (Marmota sibirica), которое в МГ-подходе принимают за мягкую политомию (“Big Bang”). Параллелизмы также имели место при формировании внутривидового разнообразия Y. pestis. Самостоятельность трех филогенетических линий и связанные с этим эволюционные параллелизмы в формировании внутривидового разнообразия Y. pestis в молекулярном подходе не принимаются во внимание. Перспектива создания реального филогенетического дерева Y. pestis состоит в творческом синтезе методологий двух подходов – молекулярного и экологического.

Yersinia pestisYersinia pseudotuberculosisMarmota sibiricaparallel evolutiongenovariantsYersinia pestisYersinia pseudotuberculosisMarmota sibiricaпараллельная эволюциягеновариантыВавилов Н.И. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. М.–Л.: ОГИЗ-Сельхозгиз, 1935. 56 с.Кисличкина А.А., Платонов М.Е., Вагайская А.С., Богун А.Г. и др. Рациональная таксономия Yersinia pestis // Мол. генет., микробиол. вирусол. 2019. Т. 37. № 2. С. 76–82.Куклева Л.М., Шавина Н.Ю., Одиноков Г.Н., Оглодин Е.Г., Носов Н.Ю. Анализ разнообразия и определение геновариантов штаммов возбудителя чумы из очагов Монголии // Генетика. 2015. Т. 51. № 3. С. 298–305.Медников Б.М. Закон гомологической изменчивости (К 60-летию со дня открытия Н.И. Вавиловым закона) М.: Знание, 1980. 64 с.Носов Н.Ю., Оглодин Е.Г., Краснов Я.М., Куклева Л.М., Шавина Н.Ю. и др. Филогенетический анализ штаммов Yersinia pestis средневекового биовара из природных очагов чумы Российской Федерации и сопредельных стран // Пробл. особо опасн. инфекций. 2016. № 2. С. 75–78.Павлова А.И., Ерошенко Г.А., Одиноков Г.Н., Куклева Л.М., Шавина Н.Ю. и др. Анализ генетической изменчивости штаммов Yersinia pestis средневекового биовара из природных очагов чумы России и Монголии // Проблемы особо опасн. инф. 2012. № 114. С. 49–53.Платонов М.Е., Евсеева В.В., Ефременко Д.В., Афанасьев М.В., Вержуцкий Д.Б. и др. Внутривидовая принадлежность рамнозопозитивных штаммов Yersinia pestis из природных очагов чумы Монголии // Мол. генетика, микробиол. вирусол. 2015. № 1. С. 23–28.Сунцов В.В. “Квантовое” видообразование микроба чумы Yersinia pestis в гетероиммунной среде – популяциях гибернирующих сурков-тарбаганов (Marmota sibirica) // Сиб. экол. журн. 2018. № 4. С. 379–394.Сунцов В.В. Гостальный аспект территориальной экспансии микроба чумы Yersinia pestis из популяций монгольского сурка-тарбагана (Marmota sibirica) // Зоол. журн. 2020. Т. 99. № 11. С. 1307–1320.Сунцов В.В. Политопное видообразование микроба чумы Yersinia pestis как причина филогенетической трихотомии в географических популяциях монгольского сурка-тарбагана (Marmota sibirica) // Журн. общей биол. 2021. Т. 82. № 6. С. 431–444.Сунцов В.В., Сунцова Н.И. Экологические аспекты эволюции микроба чумы Yersinia pestis и генезис природных очагов // Изв. РАН. Сер. биол. 2000. № 6. С. 645–657.Сунцов В.В., Сунцова Н.И. Чума. Происхождение и эволюция эпизоотической системы (экологические, географические и социальные аспекты). М.: КМК, 2006. 247 с.Achtman M., Zurth K., Morelli G., Torrea G., Guiyoule A., Carniel E. Yersinia pestis, the cause of plague, is a recently emerged clone of Yersinia pseudotuberculosis // PNAS. 1999. V. 96. № 24. P. 14043–14048.Achtman M., Morelli G., Zhu P., Wirth T., Diehl I. et al. Microevolution and history of the plague bacillus, Yersinia pestis // PNAS. 2004. V. 101. № 51. P. 17837–17842.Cui Y., Yu C., Yan Y., Li D., Li Y., Jombart T. et al. Historical variations in mutation rate in an epidemic pathogen, Yersinia pestis // PNAS. 2013. V. 110. № 2. P. 577–582.Demeure C.E., Dussurget O., Fiol G.M., Le Guern A.-S., Savin C., Pizarro-Cerda J. Yersinia pestis and plague: an updated view on evolution, virulence determinants, immune subversion, vaccination, and diagnostics // Genes Immunity. 2019. V. 20. № 12. P. 1–14.Fukushima H., Gomyoda M., Hashimoto N., Takashima I., Shubin F.N. et al. Putative origin of Yersinia pseudotuberculosis in western and eastern countries. A comparison of restriction endonuclease analysis of virulence plasmids // Intern. J. Medical Microbiol. 1998. № 288. P. 93–102.Fukushima H., Matsuda Y., Seki R., Tsubokura M., Takeda N., et al. Geographical heterogeneity between Far Eastern and Western countries in prevalence of the virulence plasmid, the superantigen Yersinia pseudotuberculosis-derived mitogen, and the high-pathogenicity island among Yersinia pseudotuberculosis strains // J. Clinical Microbiol. 2001. № 10. P. 3541–3547.Morelli G., Song Y., Mazzoni C.J., Eppinger M., Roumagnac P., et al. Yersinia pestis genome sequencing identifies patterns of global phylogenetic diversity // Nature Genetics. 2010. V. 42. № 12. P. 1140–1145.Pisarenko S.V., Evchenko A.Yu., Kovalev D.A., Evchenko Y.M., Bobrysheva O.V. et al. Yersinia pestis strains isolated in natural plague foci of Caucasus and Transcaucasia in the context of the global evolution of species // Genomics. 2021. V. 113 P. 1952–1961.Riehm J.M., Vergnaud G., Kiefer D., Damdindorj T., Dashdavaa O. et al. Yersinia pestis Lineages in Mongolia // PLoS ONE. 2012. V. 7. № 2. E30624.Skurnik M., Peippo A., Ervela E. Characterization of the O-antigen gene cluster of Yersinia pseudotuberculosis and the cryptic O-antigen gene cluster of Yersinia pestis shows that the plague bacillus is most closely related to and has evolved from Y.pseudotuberculosis serotype O:1b // Mol. Microbiol. 2000. V. 37. № 2. P. 316–330.Zhang Y., Luo T., Yang C., Yue X., Guo R. et al. Phenotypic and molecular genetic characteristics of Yersinia pestis at an emerging natural plague focus, Junggar Basin, China // Am. J. Trop. Med. Hyg. 2018. V. 98. № 1. P. 231–237.Zhou D., Han Y., Song Y., Huang P., Yang R. Comparative and evolutionary genomics of Yersinia pestis // Microbes and Inf. 2004. № 6. P. 1226–1234.