Unerwartete Dynamik urzeitlicher Mikroben entdeckt

30.09.2026 Pressemeldung | Forschung | Systems of Life

Neue Studie bringt unerwartete Einblicke in die Evolution komplexer Zellen: Kriechende Fortbewegung könnte weit älter sein als bisher angenommen

Zeitraffer von Lokiarchaeen (Archaeen-Gattung) die mit einem fluoreszenten Farbstoff (lila) für Aktin, das interne Zytoskelett, gefärbt sind. C: 2026 Philipp Radler, Christa Schleper, Universität Wien

Asgard Archaeen, unsere nächsten bekannten mikrobiellen Verwandten, spielen eine Schlüsselrolle in aktuellen Modellen der Entstehung komplexerer Lebewesen, sog. Eukaryonten (alle Tiere, Pflanzen, Protisten und Pilze). Ihre Biologie ist bisher allerdings kaum verstanden. Mikrobiolog*innen unter Leitung der Universität Wien zeigen in einer neuen Studie im Fachmagazin Nature, dass sich diese Zellen überraschend dynamisch durch ihre Umgebung bewegen. Die neuen Erkenntnisse ermöglich erstmals die empirische Testung von Modellen zur Entstehung komplexen Lebens.

Die Studie, durchgeführt von Philipp Radler im Labor von Christa Schleper vohin der Universität Wien, zeigt, dass winzige Asgard Archaea Zellen (ihr Volumen ist etwa tausendmal kleiner 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 Verhalten, das bisher ausschließlich von Eukaryonten bekannt war.

Die Resultate geben nicht nur einen beispiellosen Einblick in das Verhalten von Asgard Archaeen, sondern können wichtige Hinweise darauf liefern, wie komplexes Leben entstanden ist. Heutige Modelle schlagen vor, dass erste Eukaryonten vor etwa 2 Milliarden Jahren aus der Vereinigung eines Bakteriums mit einem Vorfahren der heutigen Asgard Archaeen entstanden sind. Asgard Archaeen sind also ein entscheidender Baustein in der Entwicklung komplexer Zellen.

Erst vor kurzem (2020 und 2023) wurden die ersten zwei Vertreter dieser Organismen im renommierten Institut JAMSTEC in Japan (Co-Autoren der aktuellen Studie) und in Christa Schlepers Labor an der Uni Wien kultiviert. Der Großteil unseres Wissens über Asgard Archaeen basiert vor allem auf DNA-Sequenzierungen oder auf Aufnahmen der Elektronenmikroskopie. Diese Bilder zeigten beeindruckende Zellformen: einen runden Zellkörper, umgeben von vielen filigranen Fortsätzen, die bis zu 20-mal länger als der Zellkörper sein können. Über das dynamische Verhalten der Zellen konnten diese Bilder aber nichts aussagen.

Video 1: Zeitraffer einer L. ossiferum Zelle (Archaeen-Art), die mittels ihrer Fortsätze an das Substrat bindet.

Video 2: Zeitraffer einer L. ossiferum Zelle (Archaeen-Art), die ihre Zellfortsätze dynamisch verändert und ihre Umgebung erkundet. Die Fortsätze können die 20xfache Länge des Zellkörpers erreichen.

Video 3: Zeitraffer einer Lokiarchaeum Zelle (Archaeen-Gattung), die sich mittels ihrer Fortsätze am Glas fortbewegt und ihre Zellform ständig verändert.

Video 4: Zeitraffer eines Hodarchaeons (Archaeen-Gattung), die ein ähnliches dynamisches Verhalten zeigen während sie auf der Glasoberfläche entlang wandern

Live gefilmt unter dem Mikroskop

Diese Dynamiken zu beobachten, gelang nun Forschenden von der Universität Wien: Sie brachten Asgard Archaeen in eine sauerstofffreie Umgebung und filmten die lebenden Zellen im Mikroskop. Dabei benutzten sie zwei Stämme von Asgard Archaeen, einen sogenannten Lokiarchaeoten (kultiviert in Wien) und einen Heimdallarchaeoten (kultiviert in Japan). Beide Organismen ändern ihre Zellformen drastisch im Minutentakt und nutzen ihre feinen, beweglichen Fortsätze, um sich an Oberflächen festzusetzen und diese mit einer neuartigen Kriechbewegung zu erkunden. Eine solche Bewegung wurde bei Mikroben bislang nicht beschrieben und ausschließlich bei komplexeren Zellen, auch menschlichen Immunzellen, beobachtet.

Zudem zeigte das internationale Team, zu dem neben den japanischen Mikrobiologen auch Kolleg*innen vom IST Austria und dem HZI in Braunschweig gehören: Inhibitoren von Aktin unterbinden diese dynamischen Verhaltensweisen. Das spricht für eine zentrale Rolle eines aktinbasierten Zellskeletts, also jener grundlegenden zellulären Maschinerie, die auch in menschlichen Zellen Formveränderungen und Bewegungen steuert.

Video 5: Zeitraffer von Lokiarchaeen (Archaeen-Gattung) die mit einem fluoreszenten Farbstoff (lila) für Aktin, das interne Zytoskelett, gefärbt sind.

Spannende evolutionäre Perspektive eröffnet

Die Entdeckung eröffnet eine spannende evolutionäre Perspektive: Ausgefeilte Zellbewegungen könnten viel ältere Wurzeln haben als bisher angenommen. Das ungewöhnliche Kriechverhalten von Asgard Archaeen wird Einblicke in zelluläre Innovationen geben, die bereits vor den ersten Eukaryonten entstanden sind, und möglicherweise bereits in der uralten Symbiose, aus der später die Mitochondrien hervorgingen, relevant waren. Die neuen Resultate, insbesondere die sauerstofffreie Lebendzellmikroskopie, ermöglichen es nun, Modelle zur Entstehung komplexen Lebens erstmals empirisch zu testen.

Video 6: Zeitraffer von Lokiarchaeen (Archaeen-Gattung) ohne (links) und mit Inhibitoren gegen Aktin (rechts). Mit dem Inhibitor verlieren die Zellen jegliche Kontrolle über ihre Fortsätze und bewegen sich nicht mehr über das Glas.

Zusammenfassung:

Asgard-Archaeen gelten als Schlüsselorganismen in Modellen zur Entstehung komplexen Lebens. Zu ihrer Fortbewegung gab es bislang keine Aufnahmen.
Mikrobiolog*innen der Uni Wien gelang nun ein Durchbruch: Sie brachten Asgard Archaeen in eine sauerstofffreie Umgebung und filmten die lebenden Zellen im Mikroskop.
So entstanden die ersten Lebendzellaufnahmen. Diese zeigen dynamische Formveränderungen und eine neuartige Kriechbewegung über Oberflächen.
Die Ergebnisse zeigen ein erstaunlich dynamisches, aktinbasiertes Zellskelett, mit Parallelen zu dem in menschlichen Zellen, dessen Ursprung 2 Milliarden Jahre zurückliegt.
Diese neuen Erkenntnisse sind essenziell zum tieferen Verständnis fundamentaler Prozesse in menschlichen Zellen und der Evolution komplexen Lebens.

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Originalpublikation

Radler et al., Dynamic protrusions mediate unique crawling motility in Asgard Archaea, Nature In Press (2026).
DOI: 10.1038/s41586-026-11063-9

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