Heimdallarchaeia

Heimdallarchaeia
Systematik
Klassifikation: Lebewesen
Domäne: Archaeen (Archaea)
Supergruppe: „Proteoarchaeota“
Reich: Asgard-Archaeen (Promethearchaeati)
Stamm: Promethearchaeota
Klasse: Heimdallarchaeia
Wissenschaftlicher Name
„Ca. Heimdallarchaeia“
Rinke et al. 2021

„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 (englisch Loki's castle, auf dem Mittelozeanischen Rücken zwischen Grönland und Spitzbergen, 73,55° N, 8,15° O) und der Aarhus Bugt (deutsch Aarhusbucht, englisch Aarhus 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 Reich Promethearchaeati (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 Proteine kodieren.

Die Metagenomanalysen von „Ca. Heimdallarchaeia“ lassen einen Stoffwechsel mit aeroben Wegen 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)“ Parks et al. 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.

Systematik

Die Genome Taxonomy Database (GTDB) betrachtet die Heimdallarchaeen als eine Klasse Heimdallarchaeia innerhalb der Asgard-Archaeen [Promethearchaeati].

Auch in der List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN) sind die Heimdallarchaeen – abgesehen von einem verwaisten Eintrag (hier unberücksichtigt, s. u.) als Klasse dem Phylum Promethearchaeota untergeordnet (Stand 4. Juni 2025).

Ergänzt um weitere Ordnungen nach der GTDB ergibt sich nach der LPSN folgendes Bild:

Klasse „Ca. Heimdallarchaeia“ Rinke et al. 2021 [früher Uncultured Archaeal Phylum 3 (UAP3/AAG)]

Verwaister Eintrag (LPSN):

?Phylum „Candidatus Heimdallarchaeota“ Zaremba-Niedzwiedzka et al. 2017 bzw. corrig. Bulzu et al. 2019 [„Ca. Heimdallarchaeia“ Bulzu et al. 2019]

Phylogenie

Phylogenetischer Baum nach Laura Eme, Daniel Tamarit et al. (2023):

 ​„Ca. Heimdallarchaeia“ 
 ​ 

„Njordarchaeales“


 ​ 
 „Gerdarchaeales“ [o__JABLTI01] 

JABLTI01 [fam.]


 ​„Heimdallarchaeales“ [„Kariarchaeales“, o__UBA460] 

„Heimdallarchaeaceae“ [f_UBA460]


   

„Kariarchaeaceae“





 ​ 

„Hodarcheales“


  (+ α-Proteobacteria)  

Eukaryota




Vorlage:Klade/Wartung/Style

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 et al. (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:

Phylogenie nach Zhang et al. (2025): Phylogenie nach Kathryn Appler et al. (2026)
 ​ 
 ​„Ca. Heimdallarchaeia“ 
 ​ 

„Wenzhongarchaeales“


   

„Hodarchaeales“



 ​ 
 ​ 

„Ca. Gerdarchaeales“


 ​ ♠ 

„Ca. Heimdallarchaeacea“


   

„Ca. Kariarchaeaceae“




   

„Ca. Wukongarchaeales“




  (+ α-Proteobacteria)  

Eukaryota



Vorlage:Klade/Wartung/Style



 „Ca. Heimdallarchaeia“ 

„Ca. Hodarchaeales“


   

„Ca. Njordarchaeales“


   

„Ca. Gerdarchaeales“


  ♠ 

„Ca. Heimdallarchaeaceae“


   

„Ca. Kariarchaeaceae“






  (+ α-Proteobacteria)  

Eukaryota



   

„Ca. Wukongarchaeia“



   

„Ca. Sifarchaeia“



Vorlage:Klade/Wartung/Style
♠ 
„Ca. Heimdallarchaeales“

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 Schleper et 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

  1. ↑ 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.

Einzelnachweise

  1. 1 2 NCBI Taxonomy Browser: Candidatus Heimdallarchaeia (ex Rinke et al. 2021) (nom. nud.), Details: Candidatus Heimdallarchaeia (ex Rinke et al. 2021) (nom. nud.); graphisch: [Cand]idatus Heimdallarchaeia (ex Rinke et al. 2021) (nom. nud.), auf: Lifemap, NCBI Version.
  2. 1 2 3 4 LPSN: Class "Candidatus Heimdallarchaeia" Rinke et al. 2021.
  3. 1 2 3 4 GTDB: Heimdallarchaeia (class).
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 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:
  5. 1 2 3 Katarzyna Zaremba-Niedzwiedzka, Eva F. Cáceres, Jimmy H. Saw, Disa Bäckström, Lina Juzokaite, Emmelien Vancaester, Kiley W. Seitz, Karthik Anantharaman, Piotr Starnawski, Kasper U. Kjeldsen, Matthew B. Stott, Takuro Nunoura, Jillian F. Banfield, Andreas Schramm, Brett J. Baker, Anja Spang, Thijs J. G. Ettema: Asgard archaea illuminate the origin of eukaryotic cellular complexity. In: Nature. 541. Jahrgang, 11. Januar 2017, ISSN 1476-4687, ResearchGate:312324762, PDF (umn.edu), S. 353–358, doi:10.1038/nature21031, PMID 28077874, bibcode:2017Natur.541..353Z (englisch).
  6. 1 2 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).
  7. 1 2 3 4 5 6 Kathryn E. Appler, James P. Lingford, Xianzhe Gong, Kassiani Panagiotou, Pedro Leão, Marguerite V. Langwig, Chris Greening, Thijs J. G. Ettema, Valerie De Anda, Brett J. Baker: Oxygen metabolism in descendants of the archaeal-eukaryotic ancestor. In: Nature, 18. Februar 2026; doi:10.1038/s41586-026-10128-z, PMID 41708851, ResearchGate:382044353, deepdyve: xviJJTFe5f (englisch). Dazu:
  8. ↑ Paul-Adrian Bulzu, Adrian-Ştefan Andrei, Michaela M. Salcher, Maliheh Mehrshad, Keiichi Inoue, Hideki Kandori, Oded Beja, Rohit Ghai, Horia L. Banciu: Casting light on Asgardarchaeota metabolism in a sunlit microoxic niche. In: Nature Microbiology, Band 4, 1. April 2019, S. 1129–1137; doi:10.1038/s41564-019-0404-y (englisch).
  9. ↑ DRA: Sample Candidatus UAP3 archaeon UBA460. Memento im Webarchiv vom 1. Mai 2021.
  10. ↑ 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, ISSN 1664-302X; doi:10.3389/fmicb.2021.613791.
  11. ↑ 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.
  12. ↑ Taxonomicon: Paraphyletic taxon: Candidate superphylum Asgard.
  13. ↑ 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.
  14. ↑ NCBI Taxonomy Browser: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?id=1917434 archaeon UBA460 (species).
  15. ↑ GTDB: UBA460 (genus) – Phylogenetischer Baum; (species) – Details.
  16. ↑ 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).
  17. 1 2 Fabai Wu, Daan R. Speth, Alon Philosof, Antoine Crémière, Aditi Narayanan, 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, ISSN 2058-5276, S. 200–212, doi:10.1038/s41564-021-01039-y, PMID 35027677, PMC 8813620 (freier Volltext) – (englisch).
  18. ↑ Hikurangi Subduction Zone. Auf: GNS Science, Neuseeland (gns.cri.nz, englisch).
  19. ↑ 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, PMC 11165668 (freier Volltext), PMID 33911286, ResearchGate: (englisch). Siehe insbes. Supplement 1. Dazu:
  20. 1 2 Dapeng Wan (englisch Dapeng Bay ‚Dapeng Bucht‘) und Dapeng Wan Guojia Fengjingqu (englisch Ta P’eng Bay National Scenic Area). Auf GeoNames.
  21. 1 2 3 4 5 Jiawei Zhang, Xiaoyuan Feng, Meng Li, Yang Liu, Min Liu, Li-Jun Hou, Hong-Po Dong: Deep origin of eukaryotes outside Heimdallarchaeia within Asgardarchaeota. In: Nature, Print-ISSN 0028-0836; doi:10.1038/s41586-025-08955-7, PMID 40335687, Online-ISSN 1476-4687, Epub 7. Mai 2025 (englisch). Siehe insbes. Fig. 3 und Ext. Data Fig. 1. Dazu:
  22. ↑ NCBI Taxonomy Browser: Candidatus Gerdarchaeota, Details: Candidatus Gerdarchaeota archaeon (species), MAGs:
  23. ↑ 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.
  24. ↑ LPSN: Phylum "Candidatus Heimdallarchaeota" Zaremba-Niedzwiedzka et al. 2017.
  25. ↑ 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:
  26. ↑ NCBI Taxonomy Browser: Candidatus Njordarchaeales, Details: "Candidatus Njordarchaeales" Xie et al. 2022 (order).
  27. ↑ Christa Schleper, Thiago Rodrigues-Oliveira: Asgard archaea: have we found our microbial ancestors? In: EMBO Journal, Band 45, Nr. 6, 5. März 2026, S. 1836–1851; doi:10.1038/s44318-026-00719-x, PMC 12993045 (freier Volltext), PMID 41787125 (englisch).
  28. ↑ EMD-63316. Tomogram of a Candidatus Margulisarchaeum peptidophila strain HC1 cell. Auf: Electron Microscopy Data Bank (EMDB), abi.ca.uk.
  29. ↑ Philipp Radler, Tobias Viehboeck, Zhen-Hao Luo, Nevena Maslać, Katharina Schmidt, Robert Hauschild, Masaru K. Nobu, Silvia Bulgheresi, Theresia E. B. Stradal, Klemens Rottner, Hiroyuki Imachi, Michael Sixt, Christa Schleper: Dynamic protrusions mediate crawling motility in Asgard archaea. In. Nature, 30. September 2026; doi:10.1038/s41586-026-11063-9 (englisch). Dazu: