Student der Meeresbiologie untersucht die Schnauzenform der kalifornischen Seenadeln

Aug 28, 2023

In einem Labor in McCarthy Hall entnimmt die Biologiestudentin Anabell Espinosa eine Museumsprobe eines kalifornischen Seenadeln aus einem Glasgefäß. Anschließend legt sie das Exemplar unter ein Mikroskop, um seine Kopfform zu untersuchen.

Während sie in das Mikroskop blickt, nimmt sie den Kopf ins Visier, um die Beziehungen zwischen der Kopfmorphologie und der Ökologie und Entwicklung dieser langen, dünnen Fische zu bestimmen.

Mit einem Gesicht, das einem Seedrachen ähnelt, einem schlangenähnlichen Körper und einer schlanken Schnauze wurden in der Vergangenheit fünf Pfeifenfischarten in den Küstengewässern Südkaliforniens gemeldet. Seenadeln, die 6 bis 8 Zoll lang werden, sind Verwandte des Seepferdchens und Seedrachens, die versteckt zwischen Seegras und Algen leben.

In einer 2019 im Journal of Fish Biology veröffentlichten Studie von Meeresbiologen, darunter den Biologieprofessoren Douglas J. Eernisse und Kristy L. Forsgren von Cal StateFullerton, wurde vorgeschlagen, vier dieser Seenadeln einer Art zuzuordnen, da sie die gleiche genetische Ausstattung und ähnliche Eigenschaften haben.

Dennoch scheint es innerhalb dieser neu überarbeiteten Art (Syngnathus californiensis) zwei auffällige Kopfformen mit unterschiedlichen Mund- und Schnauzenmerkmalen zu geben, sagte Ryan Walter, außerordentlicher Professor für Biowissenschaften und Forschungsberater von Espinosa.

Um mehr über diese beiden scheinbar unterschiedlichen Morphologien dieser Art zu erfahren, charakterisiert Espinosa die Vielfalt der Kopfformen bei Individuen und sucht nach Verbindungen zur Umgebung, in der diese Fische vorkommen.

„Anabells Dissertationsforschung wird dazu beitragen, wichtige morphologische Variationen zu dokumentieren, die wahrscheinlich den ökologischen Unterschieden zwischen den Seenadeln Kaliforniens zugrunde liegen“, sagte Walter.

Espinosa fügte hinzu, dass ihre Studie den Wissenschaftlern mehr Informationen über die Unterschiede in der Morphologie der Arten liefern würde, basierend auf dem Standort, an dem diese Seenadeln leben.

„Dieses Wissen wird unser Verständnis der Evolutionsprozesse und der Diversifizierung bei Seenadeln des östlichen Pazifiks verbessern“, sagte Espinosa, der als Student zusammen mit Walter die DNA von Seenadeln untersuchte.

Ihr Forschungsprojekt wird vom Dr. Kenneth H. Coale Graduate Scholar Award des California State University Council on Ocean Affairs, Science & Technology (COAST) sowie vom Veterans Student Success Scholarship und dem Pa'lante Fellowship der CSUF finanziert.

Für ihre Laborarbeit beschaffte Espinosa Museumsexemplare aus den ichthyologischen Sammlungen des Natural History Museums of Los Angeles County und der UC San Diego Scripps Institution of Oceanography.

Walter sagte, dass Espinosa geometrische Morphometrie anwendet, eine Technik, die subtile, aber wichtige Unterschiede in der Form und den Körperteilen von Organismen aufdecken kann.

„Diese Technik wurde an Fischflossen und -kiefern, Schmetterlingsflügeln und Säugetierschädeln eingesetzt, um wichtige Variationsquellen aufzudecken und evolutionäre Neuheiten aufzudecken“, fügte er hinzu.

Ihre Forschungsergebnisse zeigen, dass die Schnauzenmorphologie des Kalifornischen Seenadeln offenbar mit dem Standort zusammenhängt, an dem der Fisch lebt.

„Insbesondere nördliche Seenadelpopulationen – von San Francisco bis Alaska – haben eine längere Schnauze, während Seenadeln aus südlichen Gebieten – von Santa Barbara bis Baja California – eine breitere und kürzere Schnauze haben“, sagte Espinosa, die ihre Forschung diesen Sommer virtuell bei Evolution vorstellte 2023, eine globale Forschungskonferenz.

Die Unterschiede könnten mit der Größe des Zooplanktons, winzigen Wassermikroorganismen, die Pfeifenfische in ihren Lebensräumen fressen, und der Effizienz ihrer Schnauzentypen zusammenhängen.

„Zooplanktonarten sind in niedrigeren Breiten vielfältiger und es gibt kleinere und größere Arten. An südlichen Standorten vorkommende Seenadeln haben eine breitere Schnauze. Eine breitere Schnauze ermöglicht es Pfeifenfischen, sich von Beutetieren unterschiedlicher Größe zu ernähren“, erklärte Espinosa.

„Meine Studie ergab, dass Seenadeln aus nördlichen Populationen eine längere Schnauze haben, während Zooplankton in höheren Breiten tendenziell größer ist.“

Frühere Studien zum Fressverhalten zeigten, dass Seenadeln mit längeren Schnauzen beim Fang größerer Beute erfolgreicher seien als bei kleineren Beutetieren, sagten die Forscher.

Espinosa, gebürtig aus Ambato, Ecuador, zog mit ihrer Mutter im Alter von 18 Jahren in die USA. Als College-Absolventin der ersten Generation besuchte sie das Fullerton College und wechselte an die CSUF, wo sie 2021 einen Bachelor-Abschluss in Biowissenschaften erwarb.

Als Studentin war es aufgrund ihres Dienstes in der Nationalgarde der Armee eine Herausforderung, ihre akademischen und Forschungsaktivitäten unter einen Hut zu bringen. Sie diente sechs Jahre lang als Sanitäterin und war bei Notfällen im Einsatz, unter anderem bei den Waldbränden in Kalifornien und der COVID-19-Pandemie. Sie studierte zunächst Ärztin, überlegte es sich aber anders, nachdem sie gemeinsam mit Walter geforscht hatte.

Um sie auf den nächsten Schritt in ihrer Ausbildung vorzubereiten, ist Espinosa Empfängerin des Sally Casanova Pre-Doctoral Scholarship 2022-23 der California State University, das unterrepräsentierte Studierende mit Promotionsambitionen unterstützt.

Als Sally Casanova-Stipendiatin absolvierte sie diesen Sommer ein Praktikum am Scripps Institution of Oceanography und lernte etwas über handwerkliche Fischerei und ihre Auswirkungen auf Küstengemeinden. Im Gegensatz zur kommerziellen Fischerei geht es bei der handwerklichen Fischerei um die Fischerei für den individuellen, familiären oder gemeinschaftlichen Verbrauch.

Espinosa plant, nach Abschluss des Masterstudiengangs in Biologie im Herbst zu promovieren und strebt eine Lehr- und Forschungskarriere auf Universitätsniveau an.

„Meine Forschungserfahrungen haben mir Selbstvertrauen gegeben und mir die Kraft gegeben, meine Bildungsziele voranzutreiben“, sagte sie. „Das Studium der Meeresbiologie ist wichtig, weil der Ozean eine der am meisten ausgebeuteten und gleichzeitig lebenswichtigsten natürlichen Ressourcen ist.“