In the framework of the research project entitled “Eco-evolutionary patterns in Cyprus: Studying patterns of genetic differentiation within an oceanic island using species with different evolutionary history and ecological adaptations (EVOLCYP)”, funded by the Foundation (EXCELLENCE/0918/0161, 2019-2022) with Professor Spyros Sfenthourakis (Laboratory of Ecology and Biodiversity, Department of Biological Sciences) as scientific supervisor, two workshops took place from 26-27 September 2022 at the University of Cyprus. The first workshop, with more technical content, was addressed to researchers involved or interested in the study of biodiversity, and the second to representatives of governmental and other organizations active in related fields.

Talks were given by project researchers from all the collaborating parties, namely the University of Cyprus (Ecology and Biodiversity Laboratories, and Molecular Ecology and Evolution Laboratories), the University of Crete (Natural History Museum of Crete and Molecular Systematics Laboratory) and the Heidelberg Institute of Theoretical Studies (Exelixis Lab), explaining techniques and presenting the results of the project.

Through the EVOLCYP project, the research team managed to investigate a small part of the rich biodiversity of our island, adding a small stone to the much needed research on the origin and evolution of Cyprus’ biodiversity, using modern methods and techniques.

This research project aimed to investigate for the first time at a global level how several different organisms that form part of the country’s important biodiversity are differentiated within the island. The study of the evolutionary differentiation of organisms within an island, resulting from a combination of ecological, palaeogeographical and other historical factors, has not been adequately studied to date and is one of the key priorities identified in the field of evolutionary ecology and the study of biodiversity in general. Two endemic lizards and four other species groups belonging to the terrestrial isopods, small invertebrates that are highly endemic to the island, were selected as typical examples of organisms for this study.

We should point out the importance of Cyprus as a model for such studies, as it is one of the largest “oceanic” islands in the Mediterranean, i.e. islands that emerged from the sea surface and were never joined to neighbouring continental areas, so all organisms living there have arrived by dispersal. Despite its importance, the rich biodiversity of Cyprus remains largely unexplored.

An important factor in the evolution of the organisms of Cyprus is expected to be the fact that for many millions of years, Cyprus was in the form of two (at least) separate islands, which emerged from the sea surface around 20 and 15 million years ago, each roughly corresponding to the present-day Troodos massif on one side and the Pentadaktylus on the other.

These two “old islands” came together and gave the present configuration only in the last 1 million years or less. The long isolation of the island allowed the biodiversity that colonized it to differentiate in a distinct way from the ancestral populations in the surrounding mainland areas, so that now we find many endemic species on our island, i.e. species that live only in Cyprus and nowhere else in the world. At the same time, Cyprus also shows great diversity in terms of its ecosystems, from the black pine forests on the Troodos peaks to its coastline, as well as a very strong human influence for at least 10,000 years.

Thus, among the questions that the EVOLCYP project has attempted to address are the following: what role has the geological history of the island played in shaping Cypriot biodiversity? Are there differences between the organisms living in the Troodos area and those of the Pentadactyl? Are organisms differentiated at the genetic level regardless of what we observe in their morphology? How can the findings of such studies help us to more effectively protect the country’s valuable endemic biodiversity?

To answer these and other questions, samples of the organisms mentioned above were collected from all over Cyprus, while collaborators from Greece, Israel and Turkey sent samples from these surrounding areas to enable their comparison. Genetic material, i.e. DNA, was extracted from these samples and state-of-the-art methods were applied to it in order to analyse it and provide the information needed to understand the evolution of the organisms.

After much effort and time, and through complex and computationally demanding analyses, the findings exceeded all expectations in terms of the diversity that organisms exhibit at the genetic level! Enormous diversity was discovered that does not manifest itself in the form of organisms, so it would have been impossible to detect without these methods. The role of the paleogeography of the island turns out to be very important, as the two mountain ranges still retain traces of the old division into two “old islands”. However, the results of the research also showed that humans strongly influence the patterns of species diversification, as they move, intentionally or not, organisms from one place to another and radically change the island’s environment, endangering the even greater than thought endemic Cypriot biodiversity.

Proposals for the identification of new endemic species on the basis of their genetic material have already been published in scientific journals and other publications are in preparation that will communicate these findings to the scientific community. It is clear that in the future similar diversity will be recognised in other groups of organisms, showing that much of the true biodiversity of Cyprus is still hidden. It is also clear how necessary it is to study it further through systematic research with modern tools. Finally, the much-increased endemism that is coming to light makes the need to protect Cyprus’ biodiversity even more urgent.

Information: Laboratory of Ecology and Biodiversity, Department of Biological Sciences https://sfendour.wixsite.com/biodiversitylab

Source: University of Cyprus | Latest News  (https://bit.ly/3EIFZZT)

 

Πανεπιστήμιο Κύπρου : Mελέτη της εξέλιξης της Βιοποικιλότητας της Κύπρου  

Στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος με τίτλο «Οικο-εξελικτικά πρότυπα στην Κύπρο: μελέτη προτύπων γενετικής διαφοροποίησης εντός ενός ωκεάνιου νησιού με τη χρήση ειδών με διαφορετική εξελικτική ιστορία και οικολογικές προσαρμογές (EVOLCYP)», το οποίο χρηματοδοτείται από το ΙδΕΚ (EXCELLENCE/0918/0161, 2019-2022) με επιστημονικό υπεύθυνο τον Καθηγητή Σπύρο Σφενδουράκη (Εργαστήριο Οικολογίας και Βιοποικιλότητας, Τμήμα Βιολογικών Επιστημών), έλαβαν χώρα δύο ημερίδες από τις 26-27 Σεπτεμβρίου 2022 στο Πανεπιστήμιο Κύπρου. Η πρώτη ημερίδα, με πιο τεχνικό περιεχόμενο, απευθυνόταν σε ερευνητές που ασχολούνται ή ενδιαφέρονται για τη μελέτη της βιοποικιλότητας, και η δεύτερη σε εκπροσώπους κυβερνητικών και άλλων οργανισμών που δραστηριοποιούνται σε σχετικά πεδία.

Δόθηκαν ομιλίες από ερευνητές του προγράμματος από όλα τα συνεργαζόμενα μέρη, δηλαδή από το Πανεπιστήμιο Κύπρου (Εργαστήρια Οικολογίας και Βιοποικιλότητας, και Μοριακής Οικολογίας και Εξέλιξης), το Πανεπιστήμιο Κρήτης (Μουσείο Φυσικής Ιστορίας Κρήτης και Εργαστήριο Μοριακής Συστηματικής) και το Heidelberg Institute of Theoretical Studies (Exelixis Lab), εξηγώντας τεχνικές και παρουσιάζοντας τα αποτελέσματα του προγράμματος.

Μέσω του προγράμματος EVOLCYP η ερευνητική ομάδα κατάφερε να ερευνήσει ένα μικρό μέρος της πλούσιας βιοποικιλότητας του νησιού μας, προσθέτοντας έτσι ένα μικρό λιθαράκι στην πολύ αναγκαία έρευνα για την προέλευση και την εξέλιξη της βιοποικιλότητας της Κύπρου, χρησιμοποιώντας σύγχρονες μεθόδους και τεχνικές.

Το ερευνητικό αυτό πρόγραμμα είχε σκοπό να διερευνήσει για πρώτη φορά σε παγκόσμιο επίπεδο το πώς διαφοροποιούνται εντός του νησιού αρκετοί διαφορετικοί οργανισμοί που αποτελούν μέρος της σημαντικής βιοποικιλότητας της χώρας. Η μελέτη της εξελικτικής διαφοροποίησης οργανισμών μέσα σε ένα νησί, η οποία προκύπτει από έναν συνδυασμό οικολογικών, παλαιογεωγραφικών και άλλων ιστορικών παραγόντων, δεν έχει μελετηθεί μέχρι σήμερα επαρκώς και αποτελεί μία από τις βασικές προτεραιότητες που έχουν αναγνωριστεί στον χώρο της εξελικτικής οικολογίας και γενικότερα της μελέτης της βιοποικιλότητας. Ως χαρακτηριστικά παραδείγματα οργανισμών για τη μελέτη αυτή επιλέχθηκαν δύο ενδημικές σαύρες και άλλες τέσσερεις ομάδες ειδών που ανήκουν στα χερσαία ισόποδα, μικρά ασπόνδυλα που εμφανίζουν με μεγάλο ενδημισμό στο νησί.

Θα πρέπει να επισημάνουμε τη σπουδαιότητα της Κύπρου ως μοντέλο για τέτοιες έρευνες, καθώς είναι ένα από τα μεγαλύτερα «ωκεάνια» νησιά της Μεσογείου, δηλαδή νησιά που αναδύθηκαν από την επιφάνεια της θάλασσας και ουδέποτε ενώθηκαν με γειτονικές ηπειρωτικές περιοχές, άρα όλοι οι οργανισμοί που ζουν εκεί έχουν φθάσει μέσω διασποράς. Παρά τη μεγάλη σημασία της, η πλούσια κυπριακή βιοποικιλότητα παραμένει ακόμη εν πολλοίς ανεξερεύνητη.

Σημαντικός παράγοντας για την εξέλιξη των οργανισμών της Κύπρου αναμένεται να αποδειχθεί και το γεγονός ότι για πολλά εκατομμύρια χρόνια, η Κύπρος είχε τη μορφή δύο (τουλάχιστον) χωριστών νησιών, τα οποία αναδύθηκαν από την επιφάνεια της θάλασσας περί τα 20 και 15 εκ. χρόνια πριν από σήμερα το καθένα, και χονδρικά αντιστοιχούν στον σημερινό ορεινό όγκο του Τροόδους από τη μια και στον Πενταδάκτυλο από την άλλη.

Τα δύο αυτά «παλαιονησιά» ενώθηκαν και έδωσαν τη σημερινή διαμόρφωση μόλις το τελευταίο 1 εκατομμύριο χρόνια ή και λιγότερο. Η μακρά απομόνωση του νησιού, επέτρεψε στη βιοποικιλότητα που την εποίκισε να διαφοροποιηθεί με διακριτό τρόπο από τους προγονικούς πληθυσμούς στις γύρω ηπειρωτικές περιοχές, έτσι ώστε πλέον να βρίσκουμε πολλά ενδημικά είδη στο νησί μας, δηλαδή είδη που ζουν μόνο στην Κύπρο και πουθενά αλλού στον κόσμο. Ταυτόχρονα, η Κύπρος εμφανίζει μεγάλη ποικιλία και όσον αφορά στα οικοσυστήματά της, από τα δάση μαύρης πεύκης στις κορφές του Τροόδους μέχρι τις ακτές της, καθώς και πολύ έντονη επίδραση από τον άνθρωπο εδώ και 10.000 χρόνια τουλάχιστον.

Έτσι, μέσα στα ερωτήματα που επιχείρησε να προσεγγίσει το πρόγραμμα EVOLCYP περιλαμβάνονται τα εξής: ποιον ρόλο έχει παίξει στη διαμόρφωση της κυπριακής βιοποικιλότητας η γεωλογική ιστορία του νησιού; Υπάρχουν διαφορές στους οργανισμούς που ζουν στην ευρύτερη περιοχή του Τροόδους και εκείνους του Πενταδακτύλου; Διαφοροποιούνται οι οργανισμοί σε γενετικό επίπεδο ανεξάρτητα από το τι παρατηρούμε στη μορφολογία τους; Πώς μπορούν τα ευρήματα τέτοιων μελετών να μας βοηθήσουν να προστατεύσουμε αποτελεσματικότερα την πολύτιμη ενδημική βιοποικιλότητα της χώρας;

Για να απαντηθούν αυτά και άλλα ερωτήματα, συλλέχθηκαν δείγματα των οργανισμών που αναφέρθηκαν παραπάνω από όλη την Κύπρο ενώ συνεργάτες από την Ελλάδα, το Ισραήλ και την Τουρκία έστειλαν δείγματα και από τις γύρω αυτές περιοχές ώστε να καταστεί δυνατή η σύγκρισή τους. Από τα δείγματα αυτά εξήχθη γενετικό υλικό, δηλαδή DNA, και εφαρμόστηκαν σε αυτό τελευταίας τεχνολογίας μέθοδοι ώστε να αναλυθεί και να προσφέρει τις πληροφορίες που απαιτούνται ώστε να κατανοήσουμε την εξέλιξη των οργανισμών.

Έπειτα από αρκετό κόπο και χρόνο, και μέσα από περίπλοκες και υπολογιστικά απαιτητικές αναλύσεις, τα ευρήματα ξεπέρασαν κάθε προσδοκία όσον αφορά την ποικιλότητα που εμφανίζουν οι οργανισμοί σε γενετικό επίπεδο! Ανακαλύφθηκε τεράστια ποικιλομορφία που δεν εκδηλώνεται στη μορφή των οργανισμών, άρα θα ήταν αδύνατο να εντοπισθεί χωρίς αυτές τις μεθόδους. Ο ρόλος της παλαιογεωγραφίας του νησιού αποδεικνύεται σημαντικότατος, καθώς οι δύο οροσειρές διατηρούν ακόμα τα ίχνη του παλαιού διαχωρισμού σε δύο «παλαιονησιά». Εντούτοις, τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν επίσης ότι οι άνθρωποι επηρεάζουν έντονα τα πρότυπα της διαφοροποίησης των ειδών, αφού μεταφέρουν, εσκεμμένα ή όχι, οργανισμούς από το ένα μέρος το άλλο και αλλάζουν ριζικά το περιβάλλον του νησιού, θέτοντας σε κίνδυνο την, ακόμα μεγαλύτερη απ’ όσο πιστεύαμε, ενδημική κυπριακή βιοποικιλότητα.

Έχουν ήδη δημοσιευθεί σε επιστημονικά περιοδικά προτάσεις αναγνώρισης νέων ενδημικών ειδών στη βάση του γενετικού τους υλικού και βρίσκονται υπό προετοιμασία και άλλες δημοσιεύσεις που θα κοινοποιήσουν αυτά τα ευρήματα στην επιστημονική κοινότητα. Είναι σαφές ότι στο μέλλον θα αναγνωρισθεί αντίστοιχη ποικιλομορφία και σε άλλες ομάδες οργανισμών, δείχνοντας ότι μεγάλο μέρος της πραγματικής βιοποικιλότητας της Κύπρου παραμένει ακόμα κρυφή. Είναι, επίσης, σαφές το πόσο αναγκαία είναι η περαιτέρω μελέτη της μέσα από συστηματική έρευνα με σύγχρονα εργαλεία. Τέλος, ο πολύ αυξημένος ενδημισμός που έρχεται στο φως, καθιστά ακόμα πιο επιτακτική την ανάγκη προστασίας της κυπριακής βιοποικιλότητας.

Πληροφορίες: Εργαστήριο Οικολογίας και Βιοποικιλότητας, Τμήμα Βιολογικών Επιστημών  https://sfendour.wixsite.com/biodiversitylab

Πηγή : Πανεπιστήμιο Κύπρου | Τελευταία Νέα (https://bit.ly/3EIFZZT)