„Candidatus Heimdallarchaeia“ (oder einfach „Heimdallarchaeia“, früher auch als Phylum „Ca. Heimdallarchaeota“) ist eine 2021 vorgeschlagene Klasse innerhalb des Phylums der Asgard-Archaeen.
Der Vorschlag basiert auf Metagenomanalysen von Proben, die aus marinen Sedimenten gewonnen wurden.
Die „Heimdallarchaeia“ sind von großer Bedeutung für die Evolution der Eukaryoten, da sie nach phylogenetischen Analysen zum Zeitpunkt ihrer Entdeckung unter den Archaeen die den Eukaryoten nächstgelegene Gruppe waren. Dies bedeutet, dass offenbar ein mit „Heimdallarchaeia“ verwandtes Archaeon an der Entstehung der ersten eukaryotischen Zelle beteiligt sein könnte.
Die untersuchten Proben wurden von verschiedenen Standorten, darunter beim Schwarzen Raucher Lokis Schloss (englischLoki's castle, auf dem Mittelozeanischen Rücken zwischen Grönland und Spitzbergen, 73,55°N, 8,15°O73.558.15) und der Aarhus Bugt (deutsch Aarhusbucht, englischAarhus Bay, Ostjütland) gewonnen. Diese wurden einer umfassenden Analyse archaealer Genomsequenzen (Contigs) unterzogen. Die Häufigkeit dieser Art von Archaeen war dort allerdings viel geringer als die der verwandten Lokiarchaeota.
Die Analysen zeigten, dass die Mitglieder dieser Klade sich ausreichend von den übrigen Archaeen unterscheiden, um eine neue Klasse (ursprünglich vorgeschlagen: Phylum) im ReichPromethearchaeati (Asgard-Archaeen) innerhalb der Supergruppe Proteoarchaea zu bilden, zusammen mit den Promethearchaeia (Loki-Archaeen) und anderen. Die Asgard-Archaeen, und unter ihnen besonders die Heimdallarchaeen, besitzen viele Gene, die für zuvor nur bei Eukaryoten gefundene Proteinekodieren.
Die Metagenomanalysen von „Ca. Heimdallarchaeia“ lassen einen Stoffwechsel mit aerobenWegen vermuten, der ihnen wahrscheinlich eine mikrooxygene Nische (mit sehr geringer Sauerstoffkonzentration) zuweist, einzigartig für Archaeen.
Die ursprüngliche Bezeichnung dieser Archaeen-Gruppe ist „Uncultured Archaeal Phylum 3 (UAP3/AAG)“ Parksetal. 2017 mit „Ancient Archaeal Group (AAG)“ Takai & Horikoshi 1999.
Diese provisorisch bezeichnete Gruppe beinhaltet (ursprünglich) nur eine vorgeschlagene Spezies „Archaeon UBA460“. Zwar ist diese Spezies in der NCBI-Taxonomie keiner bestimmten Archaeengruppe zugeordnet (Stand 3. Januar 2023), in der Genome Taxonomy Database (GTDB) aber trägt sie die Bezeichnung UBA460 sp002505645 und ist den Heimdallarchaeia (syn. Heimdallarchaeota) zugeordnet. „Uncultured Archaeal Phylum 3 (UAP3/AAG)“ ist daher die frühere provisorische Bezeichnung für die Heimdallarchaeen.
Familie „Ca. Kariarchaeaceae“ Liuetal. 2021 (zu Ordnung Heimdallarchaeales nach der GTDB, nach der LPSN ein monotypisches Archaeen-Phylum ohne weiter Zuordnung, nach der NCBI-Taxonomie ein Phylum im Reich Promethearchaeati der Asgard-Archaeen)
Nach diesen Autoren wurden unter den bis dato bekannten Archaeen die Hodarchaeales als Schwesterklade der Eukaryoten (komplex-zellulären Organismen oder Kernzeller: Tiere, Pilze, Pflanzen, Grünalgen, Protozoen, …) identifiziert.
Die Lokalisierung der Njordarchaeen im Stammbaum der Archaeen war – und ist noch – Gegenstand der Diskussion.
Eine frühere Studie aus dem Jahr 2021 hatte noch die Njordarchaeen anstelle der Hodarchaeen als nächste Verwandten der Eukaryoten gesehen.
Nach der obigen Darstellung entspringen sie aber einem (anderen) Zweig der Heimdallarchaeia.
Mit Stand 4. Juni 2025 wird diese Gruppe jedoch gar nicht mehr der Klasse „Ca. Heimdallarchaeia“ untergeordnet.
Zwar wurden sie von Zhang etal. (2025) auch nicht mehr im Reich der Asgard-Archaeen (Promethearchaeati) verortet, sondern im Schwesterreich „TACK-Superphylum“ (Thermoproteati).
Genaue Analysen von Kathryn E. Appler et al. (Februar 2026) bestätigten jedoch die Zugehörigkeit zu „Ca. Heimdallarchaeia“.
Die Eukaryoten zweigten nach dieser Studie von der Heimdallarchaeen-Linie ab, bevor diese sich in verschiedene Gruppen (darunter Hodarchaeen, Njordarchaeen und Kariarchaeen) ausdifferenzierten:
Als Kandidaten für die Proto-Mitochondrien unter den α-Proteobakterien wurde früher die Ordnung Rickettsiales gehandelt, neuerdings (seit 2023) werden die zwischenzeitlich gefundenen und mit den Rickettsiales weitläufig verwandte Ordnung Iodidimonadales favorisiert.
Etymologie
Der Begriff „Heimdallarchaeia“ (bzw. „Heimdallarchaeota“) leitet sich von der mythologischen Figur Heimdall ab, in Analogie zu Bezeichnungen der zuvor gefundenen und nahestehenden Gruppen der Lokiarchaeen und Thorarchaeen. Diese Namen (sowie der des diese Gruppen umfassende Reich der Asgard-Archaeen) sind inspiriert von der Nordischen Mythologie.
Hodarchaeales
„Ca. Margulisarchaeum“ ist eine vorgeschlagene Gattung der Hodarchaeales, benannt nach der Evolutionsbiologin Lynn Margulis. Der Stamm „Ca.Margulisarchaeum peptidophila“ HC1 wurde 2025 erfolgreich von einem Forschungsteam um Hiroyuki Imachi zusammen mit einer methanogenen Mikrobe in einer syntrophen Mischkultur als erster Vertreter der Ordnung der Hodarchaeales (co-)kultiviert.
Philipp Radler, Christa Schleperet al. zeigten 2026, dass „Ca. Margulisarchaeum peptidophilum“ (Hodarchaeales) – ebenso wie „Ca.Lokiarchaeum ossiferum“ (Promethearchaeia [syn. Lokiarchaea]) – in der Lage ist, aufgrund seines Lokiactins (einem konservierten Actin-Homolog) auf dem Substrat herumzukriechen.
Anmerkungen
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NCBI Nucleotide gibt zwar die korrekten Koordinaten für Lokis Schloss an: am nordöstlichen Ende vom Mohn-Rücken im Mohn-Knipovich-Bogen, dem Übergang zum Knipovich-Rücken, nennt aber im Text fälschlicherweise den Gakkelrücken, der sich auf der anderen Seite des Knipovich-Rückens anschließt.
Stephan Köstlbacher, Jolien J.E. van Hooff, Kassiani Panagiotou, Daniel Tamarit, Valerie De Anda, Kathryn E. Appler, Brett J. Baker, Thijs J. G. Ettema: Structure-based inference of eukaryotic complexity in Asgard archaea. Preprint vom 5. Juli 2024; doi:10.1101/2024.07.03.601958, ResearchGate:382043039 (englisch). Dazu:
James O. McInerney, Mary J. O’Connell: Mind the gaps in cellular evolution. In: Nature, Band 541, 19. Januar 2017, S.297–299; doi:10.1038/nature21113, Epub 11. Januar 2017 (englisch).
Wen-Cong Huang, Maraike Probst, Zheng-Shuang Hua, Lénárd L. Szánthó, Gergely J. Szöllősi, Thijs J. G. Ettema, Christian Rinke, Tom A. Williams, Anja Spang: Phylogenomic analyses reveal that Panguiarchaeum is a clade of genome-reduced Asgard archaea within the Njordarchaeia. Auf: bioRχiv; Preprint vom 17. Februar 2024 (v1). Stand: 22. Mai 2025 (v2); doi:10.1101/2025.02.13.637844 (englisch).
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Laura Eme, Daniel Tamarit, Eva F. Cáceres, Courtney W. Stairs, Valerie De Anda, Max E. Schön, Kiley W. Seitz, Nina Dombrowski, William H. Lewis, Felix Homa, Jimmy H. Saw, Jonathan Lombard, Takuro Nunoura, Wen-Jun Li, Zheng-Shuang Hua, Lin-Xing Chen, Jillian F. Banfield, Emily St. John, Anna-Louise Reysenbach, Matthew B. Stott, Andreas Schramm, Kasper U. Kjeldsen, Andreas P. Teske, Brett J. Baker, Thijs J. G. Ettema: Inference and reconstruction of the heimdallarchaeial ancestry of eukaryotes. In: Nature, Band 618, 14. Juni 2023, S.992–999; doi:10.1038/s41586-023-06186-2 (englisch). Siehe insbes. Supplement 1 (xlsx). Dazu:
12
Valerie De Anda, Kathryn E. Appler, Emily Aguilar-Pine, Georgina L. Aitolo, Galen P. Halverson, Brett J. Baker: The archaeal roots of eukaryotic life. In: PNAS, Band 123, Nr.13, 13. März 2026, S.e2516062123; doi:10.1073/pnas.2516062123, PMID 41824493 (englisch). Siehe insbes. Fig.1 (Sergio González Mora, x.com).
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Alla L. Lapidus, Anton I. Korobeynikov: Metagenomic Data Assembly – The Way of Decoding Unknown Microorganisms. In: Front. Microbiol. Band 12, 23. März 2021, S.653, ISSN1664-302X; doi:10.3389/fmicb.2021.613791.
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Nina Dombrowski, Tom A. Williams, Jiarui Sun, Benjamin J. Woodcroft, Jun-Hoe Lee, Bui Quang Minh, Christian Rinke, Anja Spang: Undinarchaeota illuminate DPANN phylogeny and the impact of gene transfer on archaeal evolution. In: Nature Communications, Band 11, Nr.3939, 7. August 2020; doi:10.1038/s41467-020-17408-w.
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Donovan H. Parks, Christian Rinke, Maria Chuvochina, Pierre-Alain Chaumeil, Ben J. Woodcroft, Paul N. Evans, Philip Hugenholtz, Gene W. Tyson: Recovery of nearly 8,000 metagenome-assembled genomes substantially expands the tree of life. In: Nature Microbiology, Band 2, S.1533–1542, 11. September 2017; doi:10.1038/s41564-017-0012-7. Dazu Korrektur vom 12. Dezember 2017; doi:10.1038/s41564-017-0083-5. Siehe insbesondere Supplement Tabelle 14.
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Ken Takai, Koki Horikoshi: Genetic Diversity of Archaea in Deep-Sea Hydrothermal Vent Environments. In: Genetics, Band 152, Nr.&nvsp;4, 1. August 1999, S.1285–1297; doi:10.1093/genetics/152.4.1285 (englisch).
12FabaiWu,Daan R.Speth,AlonPhilosof,AntoineCrémière,AditiNarayanan,Roman A.Barco,Stephanie A.Connon,Jan P.Amend,Igor A.Antoshechkin,Victoria J.Orphan:Unique mobile elements and scalable gene flow at the prokaryote-eukaryote boundary revealed by circularized Asgard archaea genomes. In: Nature Microbiology. 7. Jahrgang, Nr.2, 13.Januar 2022, ISSN2058-5276, S.200–212, doi:10.1038/s41564-021-01039-y, PMID 35027677, PMC8813620(freier Volltext) – (englisch).
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Yang Liu, Kira S. Makarova, Wen-Cong Huang, Yuri I. Wolf, Anastasia Nikolskaya, Xinxu Zhang, Mingwei Cai, Cui-Jing Zhang, Wei Xu, Zhuhua Luo, Lei Cheng, Eugene V. Koonin, Meng Li: Expanded diversity of Asgard archaea and their relationships with eukaryotes. In: Nature, Band 593, 28. April 2021, S.553–557; doi:10.1038/s41586-021-03494-3, PMC11165668(freier Volltext), PMID 33911286, ResearchGate: (englisch). Siehe insbes. Supplement 1. Dazu:
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Mingwei Cai, Yang Liu, Xiuran Yin, Zhichao Zhou, Michael W. Friedrich, Tim Richter-Heitmann, Rolf Nimzyk, Ajinkya Kulkarni, Xiaowen Wang, Wenjin Li, Jie Pan, Yuchun Yang, Ji-Dong Gu, Meng Li: Diverse Asgard archaea including the novel phylum Gerdarchaeota participate in organic matter degradation. In: Science China Life Sciences, Band 63, 16. März 2020 mit Update (Ergänzung) vom 21. April 2022, S.886–897; doi:10.1007/s11427-020-1679-1.
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Ruize Xie, Yinzhao Wang, Danyue Huang, Jialin Hou, Liuyang Li, Haining Hu, Xiaoxiao Zhao, Fengping Wang: Expanding Asgard members in the domain of Archaea sheds new light on the origin of eukaryotes. In: Science China Life Sciences, Band 65, S.818–829, April 2022; doi:10.1007/s11427-021-1969-6, PMID 34378142, ResearchGate:353827172, Epub 6. August 2021. Dazu: