Heimdallarchaeia (Candidatus Heimdallarchaeia;Parte, A. C., Sardà Carbasse, J., Meier-Kolthoff, J. P., Reimer, L. C., & Göker, M. (2026). List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN). Leibniz Institute DSMZ. https://doi.org/10.83108/rn.49385 ranije Candidatus HeimdallarchaeotaParte, A. C., Sardà Carbasse, J., Meier-Kolthoff, J. P., Reimer, L. C., & Göker, M. (2026). List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN). Leibniz Institute DSMZ. https://doi.org/10.83108/rn.889) razred je arheja unutar koljena Asgardarchaeota.
Skupina Heimdallarchaeia otkrivena je 2017. godine na temelju metagenomski sastavljenih genoma i sekvenciranja okolišne DNA. Skupina se često smatra najbližim srodnikom eukariota ili skupinom unutar koje su se eukarioti razvili.
Uspješno je vizualizirana uporabom FISHa. Otkriće Skupina Heimdallarchaeia otkrivena je 2017. godine zaslugom istraživačkog tima sa Sveučilišta u Uppsali. Tim je izolirao i sekvencirao okolišnu DNA iz uzoraka sedimenata te je bioinformatičkim metodama sastavio genome. Nakon provedene filogenetske analize, identificirali su i opisali koljena Heimdallarchaeota i Odinarchaeota, koja su uz ranije otkrivena koljena Thorarchaeota i Lokiarchaeota objedinjene u nadkoljeno Asgard.
Skupina je nazvana prema Heimdallu, bogu stražaru iz nordijske mitologije.
Taksonomija i klasifikacija Skupina Heimdallarchaeia prvotno je klasificirana kao koljeno Candidatus Heimdallarchaeota, no trenutno je češća klasifikacija kao razred Candidatus Heimdallarchaeia.
Skupina zadržava status Candidatus budući da nije kultivirana.
Redovi Hodarchaeales, Kariarchaeales, Gerdarchaeales i Heimdallarchaeales često su svrstani pod razred Heimdallarchaeia. Moguća je i prisutnost redova Wengzhongarchaeales, Wukongarchaeales te Njordarchaeales unutar razreda Heimdallarchaeia, no neka istraživanja svrstavaju Njord arheje pod TACK superkoljeno te Wukong arheje izvan Heimdall arheja.
Točan odnos eukariota sa Heimdall arhejama još nije siguran. Neka istraživanja prikazuju Heimdall arheje kao grupu unutar koje su eukarioti nastali, dok druga istraživanja prikazuju eukariote i Heimdall arheje kao sestrinske grupe.+ Primjeri mogućih taksonomija skupine Eme et al., 2023. Zhang et al., 2025.
Ekologija Članovi skupine Heimdallarchaeia prisutni su većinom u morskim staništima (poput Lokijeva dvorca te Aarhuskog zaljeva; dubokomorski hladni izvori i hidrotermalni izvori), no pronađene su i u boćatoj vodi te slanim jezerima (jezera Amara i Tekhirghiol). Osim toga, određena istraživanja pokazuju da preferiraju povišeni salinitet, odnosno slanija okruženja (iznad prosječnih morskih 35 psu) u usporedbi s većinom ostalih Asgard arheja.
Pojavljuju se u manjoj brojnosti unutar mikrobioma (u usporedbi sa skupinom Lokiarchaeia).
Evolucijski značaj Često se eukarioti smatraju kao dio skupine Heimdall arheja ili kao sestrinska skupina. U genomu skupine pronađeni su potencijalni proteini eukariotskog potpisa (engl. eukaryotic signature proteins; ESPs) uključujući proteine za citoskelet, membranski transportni sustav, obradu informacija, endosomsko razvrstavanje, ubikvitnski sustav i OST kompleks.
Filogenetska blizina Heimdall arheja i eukariota, s distribucijom ESPa dovela je do HDH modela (engl. Heimdall nucleation-decentralized innovation-hierarchical import) eukariogeneze. Prema tome modelu prvi opći predak eukariota (FECA) nastao je endosimbiozom Heimdall-slične arheje i bakterije. Nakon toga je FECA kroz horizntalni prijenos gena (HGT) s različitih grana stabla života, često preko drugih Asgard arheja, prikupio brojne genetske inovacije. Taj hijerarhijski unos gena objašnjava raznoliku distribuciju ESP proteina unutar Asgardarchaeota.
Metabolizam Ciklus sumpora Istraživanja metagenoma iz dubokomorskih staništa pokazuju da članovi razreda Heimdallarchaeia posjeduju gene za različite puteve metabolizma sumpora, koji izravno ovise o njihovu staništu:
Članovi iz hladnih procjednih izvora (engl. cold seeps): Sudjeluju u metabolizmu anorganskog sumpora kroz asimilacijske i disimilacijske puteve redukcije. U njihovim su genomima identificirani ključni enzimi i transporteri.
Članovi iz hidrotermalnih izvora: Nemaju enzime za anorganski sumpor, ali posjeduju enzime povezane s metabolizmom organskog sumpora.
Osim toga, u ovoj je skupini široko rasprostranjena sulfid-kinon-oksidoreduktaza (SQR), enzim karakterističan za morske mikroorganizme koji oksidiraju sumpor, što dodatno potkrepljuje njihovu aktivnu ulogu u kruženju sumpora u morskim ekosustavima.
Dušik Kao i za sumpor, metabolički putevi za dušik ovise o staništu. Članovi Heimdallarchaeia koji žive u hidrotermalnim izvorima igraju ulogu u redukciji nitrata, a članovi hladnih izvora u metabolizmu amonijaka. Nitrilaza je također široko raspostranjena što omogućuje korištenje nitrila kao izvora dušika za rast.
Svjetlost Neka istraživanja upućuju na to da Heimdall arheje mogu koristiti svjetlost. Pronađeni su mehanizmi potrebni za sintezu bakterioklorofila te rodopsina. Osim bakterioklorofila i rodopsina, drugi fotopigmenti uključujući karotenoide i bakteriofitokrome, sintetiziraju se u Heimdallarchaeia. Karotenoidi bi mogli s bakterioklorofilima omogućiti visokoučinkovito korištenje svjetlosne energije i tako povećati fitness u osvijetljenim staništima.
Miksotrofni i aerobni život Članovi razreda Heimdallarchaeia pokazuju miksotrofni potencijal, što znači da kombiniraju autotrofna i heterotrofna svojstva. Njihovi genomi kodiraju brojne peptidaze i enzime za beta-oksidaciju, što im omogućuje razgradnju i metaboliziranje organskih spojeva poput složenih ugljikohidrata, masnih kiselina i proteina iz sedimenta. Za autotrofnu fiksaciju i asimilaciju ugljikova dioksida mogu koristiti specifične metaboličke putove, uključujući i potencijal za fiksaciju atipičnim Wood-Ljungdahlovim putom.
Za razliku od većine ostalih Asgard arheja koje su strogi anaerobi, određene loze unutar Heimdallarchaeia posjeduju gene za terminalne oksidaze (poput citokroma c), što im daje sposobnost prelaska na aerobno disanje u prisutnosti kisika. Osim toga, posjeduju specifične [NiFe]-hidrogenaze koje im omogućuju metaboliziranje, odnosno obradu ili proizvodnju vodika.
Ova metabolička fleksibilnost i sposobnost obrade vodika ukazuju na to da sudjeluju u sintrofnim interakcijama (metaboličkoj suradnji) s bakterijama. Upravo se ta ovisnost o sintrofiji i prijenosu vodika smatra ključnim ekološkim pokretačem u enbosimbiotičkim teorijama eukariogeneze.
Izvori
Kategorija:Prokarioti