Asgard-Archaeen gelten als unsere nächsten bekannten mikrobiellen Verwandten und spielen eine Schlüsselrolle in aktuellen Modellen zur Entstehung komplexerer Lebewesen, der sogenannten Eukaryonten, zu denen alle Tiere, Pflanzen, Protisten und Pilze zählen. Ihre Biologie ist bisher allerdings kaum verstanden. Mikrobiologen unter Leitung der Universität Wien zeigen in einer neuen Studie im Fachmagazin Nature, dass sich diese Zellen überraschend dynamisch durch ihre Umgebung bewegen. Die Erkenntnisse ermöglichen erstmals die empirische Prüfung von Modellen zur Entstehung komplexen Lebens.
Die Studie, durchgeführt von Philipp Radler im Labor von Christa Schleper an der Universität Wien, zeigt, dass winzige Asgard-Archaea-Zellen, deren Volumen etwa tausendmal kleiner ist als das einer menschlichen Zelle, ihre Form stark verändern. Sie strecken lange Zellfortsätze aus, ziehen diese wieder ein und nutzen sie, um aktiv über Oberflächen zu kriechen. Ein solches Verhalten war bisher ausschließlich von Eukaryonten bekannt.
Die Ergebnisse geben nicht nur einen beispiellosen Einblick in das Verhalten von Asgard-Archaeen, sondern können auch Hinweise darauf liefern, wie komplexes Leben entstanden ist. Heutige Modelle gehen davon aus, dass die ersten Eukaryonten vor etwa zwei Milliarden Jahren aus der Vereinigung eines Bakteriums mit einem Vorfahren der heutigen Asgard-Archaeen hervorgingen. Asgard-Archaeen gelten damit als entscheidender Baustein in der Entwicklung komplexer Zellen.
Erst 2020 und 2023 wurden die ersten beiden Vertreter dieser Organismen kultiviert, und zwar am Institut JAMSTEC in Japan, dessen Forschende an der aktuellen Studie mitwirkten, sowie im Labor von Christa Schleper an der Universität Wien. Der Großteil des bisherigen Wissens über Asgard-Archaeen beruht vor allem auf DNA-Sequenzierungen oder auf Aufnahmen der Elektronenmikroskopie. Diese Bilder zeigten einen runden Zellkörper, umgeben von vielen filigranen Fortsätzen, die bis zu zwanzigmal länger sein können als der Zellkörper selbst. Über das dynamische Verhalten der Zellen sagten sie jedoch nichts aus.
Diese Dynamik beobachteten nun Forschende der Universität Wien. Sie brachten Asgard-Archaeen in eine sauerstofffreie Umgebung und filmten die lebenden Zellen unter dem Mikroskop. Dabei nutzten sie zwei Stämme, einen in Wien kultivierten Lokiarchaeoten und einen in Japan kultivierten Heimdallarchaeoten. Beide Organismen ändern ihre Zellformen im Minutentakt drastisch und nutzen ihre feinen, beweglichen Fortsätze, um sich an Oberflächen festzusetzen und diese mit einer neuartigen Kriechbewegung zu erkunden. Eine solche Bewegung war bei Mikroben bislang nicht beschrieben worden und ausschließlich bei komplexeren Zellen, auch bei menschlichen Immunzellen, beobachtet worden.
Das internationale Team, zu dem neben den japanischen Mikrobiologen auch Kollegen vom IST Austria und dem Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig gehören, zeigte zudem, dass Inhibitoren von Aktin diese dynamischen Verhaltensweisen unterbinden. Das spricht für eine zentrale Rolle eines aktinbasierten Zellskeletts, also jener zellulären Maschinerie, die auch in menschlichen Zellen Formveränderungen und Bewegungen steuert.
Die Entdeckung eröffnet eine evolutionäre Perspektive: Ausgefeilte Zellbewegungen könnten viel ältere Wurzeln haben als bisher angenommen. Das ungewöhnliche Kriechverhalten von Asgard-Archaeen könnte Einblicke in zelluläre Innovationen geben, die bereits vor den ersten Eukaryonten entstanden sind und möglicherweise schon in der uralten Symbiose relevant waren, aus der später die Mitochondrien hervorgingen. Die neuen Ergebnisse, insbesondere die sauerstofffreie Lebendzellmikroskopie, ermöglichen es nun, Modelle zur Entstehung komplexen Lebens erstmals empirisch zu testen.
Originalpublikation:
Radler et al., Dynamic protrusions mediate unique crawling motility in Asgard Archaea. In Nature (2026).
DOI: 10.1038/s41586-026-11063-9
