1977年之前，生命只有两种基本类型：细菌和我们其他人。细菌，也称为原核生物，其 DNA 在细胞内自由漂浮，而真核生物——如真菌、植物和动物——则将 DNA 捆绑在细胞核中。但在1977年，伊利诺伊大学的微生物学家 Carl Woese 证明，实际上存在第三种生命类型，即他称之为古菌的一类原核生物。古菌不仅在基因上与其他原核生物——Woese 重命名为真细菌或真正的细菌——不同，而且它们与我们的关系比与大肠杆菌的关系更近。现在普遍认为，古菌和真细菌在大约40亿年前，生命起源后不久就从一个共同祖先分化而来；直到后来，今天真核生物的祖先才从古菌中分离出来。
这使得古菌成为相当迷人的生物。但即使是它们的“思想之父”Woese，也曾长期认为它们如今仅仅是生态学的配角。它们似乎只生活在极端环境中——温泉中心、死海这样的盐湖，或者缺氧的沼泽——并且在数量和种类上都很少。Woese 说：“它们受到限制，并且感觉它们在有氧条件下无法竞争。”在恶劣的环境中挣扎求生，古菌几乎没有机会多样化和繁殖——至少在最近以前，Woese 和大多数人是这样认为的。
在过去的几年里，Woese 乐于承认自己错了。黄石国家公园的温泉显示出令人瞠目结舌的古菌多样性——包括一对当今活着的、最原始的生命形式的生物。与此同时，其他菌株的古菌被发现在凉爽、富含氧气的海洋中过着完全满足的生活，数量之多令人难以置信，以至于它们一定扮演着重要的生态角色。古菌远非边缘化的怪物，它们可能是地球上最常见的生物。
大量新发现的出现，得益于一种新的微生物探测方法的发明。传统上，微生物学家通过从土壤或水样本中提取细菌，然后在培养基中培养它们，以获得足够数量的样本进行观察。但他们通过显微镜看到的，只是现实的苍白反映：微生物世界中顽强的“杂草”占据了培养基，而自然界中常见的其他菌株却消失了。Woese 说：“如果你在培养，你就得到了错误的信息。”
在20世纪80年代，印第安纳大学的 Norman Pace 找到了在野外对微生物进行普查的方法。使用 Pace 的方法，微生物学家不再费力地培养单个物种；相反，他们从样本中的所有物种中提取遗传物质片段。他们选择每种微生物的同一片段：一段构成核糖体核心一部分的 RNA，核糖体是细胞的蛋白质工厂。古菌、真核生物和真细菌都有核糖体，因此核糖体 RNA 适合比较不同的生物。
研究人员通过读取组成 RNA 的碱基对序列来实现这一点。一般来说，每个物种的序列都略有不同，这就像一个名字。当微生物学家发现一个新名字时，他们就发现了一个新物种（尽管这个生物体本身在这个过程中被破坏了）。此外，两个物种越近，它们的 RNA 越相似，因此研究人员可以轻松地将他们发现的所有物种排列在一个家谱上。计算机可以帮助他们确定所有观察到的 RNA 序列如何以最简单的方式从一个共同祖先进化而来。
Pace 实验室的成员 Susan Barns 使用这种方法在黄石公园寻找古菌。黄石公园是古菌的圣地；20年来，研究人员一直去那里寻找和研究温泉微生物。1993年，Barns 发现了一个叫做 Obsidian Pool 的奇怪地方，这是一个9英尺乘27英尺的冒泡的黑色大锅，内衬黑曜石沙。她很快就在其黑色中发现了宝藏。首先，她识别出了一对古菌，它们是地球上最原始的生物：它们的核糖体 RNA 非常接近所有古菌和真细菌的原始祖先必然拥有的。Barns 认为她这两个新物种的谱系可以追溯到原始分裂之后不久，并且它们在过去35亿年里几乎没有改变。她在 Obsidian Pool 中发现如此古老的生物，进一步支持了生命可能起源于陆地或海底的温泉中的观点。
总而言之，Barns 在 Obsidian Pool 中发现了38种古菌，其中大多数与任何已知属都没有密切关系。她说：“在这个池塘中的这些新生物之间，进化距离是我们的两倍。” Obsidian Pool 能够支持如此多样化的原因可能是因为它包含如此多的微生境——池塘的温度从沉积物中的沸点到表面的165度不等，酸度和氧气含量也差异很大。但 Barns 并不认为她的研究领域很特殊。她说：“我倾向于‘无知理论’：我们一直对所有地方的多样性一无所知，而这碰巧是它突然出现在我们面前的地方。”
古菌最近也纷纷“跳出”了茫茫大海——远远超出了过去认为限制它们的温泉和沼泽。几年前，当加州大学圣巴巴拉分校的微生物学家 Edward DeLong 和南加州大学的 Jed Fuhrman 将 Pace 的方法带到海上时，他们本以为只会发现真细菌和真核生物。相反，他们发现了古菌——而且数量之多令人震惊，以至于他们一直在他们能找到的任何地方继续寻找。DeLong 说：“现在这已经成了我的痴迷。”他与 Fuhrman 独立工作，在世界各地，无论是在地表还是在深海，都发现了古菌。Fuhrman 说：“突然之间，这个曾经被归为怪异环境的整个生物领域，在正常栖息地中也表现得很好。你只需要用正确的方式去寻找它们。”
海洋古菌的多样性不如 Obsidian Pool 的生物，但它们的数量庞大。DeLong 发现，南极洲附近地表水中的微生物近三分之一是古菌。Fuhrman meanwhile 发现了迹象表明，古菌实际上是深海水中占主导地位的微生物类型。Fuhrman 说：“如果你假设他来自九个地点的样本代表了整个深海——这是一个很大的假设，但并非疯狂——那么它们很可能就是地球上最常见的生物。”
然而，仅仅依靠它们 RNA 的零星片段，Fuhrman 无法确定它们为何如此成功。他认为它们可能以溶解的有机物为食——在这种情况下，如果它们真的像他相信的那样普遍存在，那么古菌必然对海洋甚至大气的化学成分产生重大影响。没有古菌来吞噬溶解的有机物，海洋可能类似于鸡汤。通过吞噬大量的碳，古菌必然会影响大气中的二氧化碳含量以及海洋，因为两者在不断交换二氧化碳。曾经只是奇特的生物，古菌现在已经成为可能影响地球气候的因素。
然而，关于古菌最有趣的事情可能仍然隐藏着，直到研究人员能够检查实际的活体生物，而不是它们的遗传“身份证”；尽管已经分离出死亡的样本，但这些生物在培养中却异常难以生长。生物技术专家渴望培养古菌，以便获得它们能耐受高温、酸和盐的酶。但对 Woese 来说，古菌最重要的意义仍然在于它们为我们对生命的理解带来的统一性。他说：“以前，我们有原核生物在这里，真核生物在那里。它们之间的关系是一堵墙。有了古菌，这种关系成了一座我们可以跨越的桥梁。而现在，这座桥梁是一座金门大桥。”
