自从人类认识细胞，我们就始终确信在这个星球上只有两种生命形式——原核生物与真核生物即生物的二分法则，但是在深海的火山口、陆地的热泉以及盐碱湖等生命无法生存的地方，却生活着一些鲜为人知的古怪微生物——古细菌，他们代表着这个星球上生命的极限，确定了生物圈的范围。
那么什么是古细菌呢？
古细菌又称古核生物或称原细菌，是一些生长在极端特殊环境中的细菌，过去根据其内部构造没有核膜、具环状DNA结构以及细胞产能、细胞分裂、新陈代谢等生活方式与原核细胞相似，将古细菌归入原核生物。
乌斯以16srRNA这个标志性核酸片断作标准发现，56%核苷酸序列是从未见过，而另外44%我们所知道的核苷酸序列，表明古细菌与真核生物的亲缘关系更近，是一种不同于原核生物与真核生物的新型生命形式——“第三种生命形式” 。1977年乌斯提出古细菌的概念，称之为第三种生命形式，打破了1937年确立的二分法则，但是因为缺少更多的证据一直不被肯定。
直到1996年运用分子生物学技术对产甲烷球菌这种古细菌进行了基因图谱的测定，使古细菌是第三种生命形式的假说得到认同。不仅如此，自古细菌提出到1996年的20年间，生物学家对古细菌展开了系统的研究。
1.细胞壁 原核生物的细胞壁由含壁酸地肽聚糖构成，但古细菌的细胞壁却完全不含上述的成分。因此抑制壁酸形成的链霉素、抑制肽聚糖前体形成的环丝氨酸、抑制肽聚糖形成的青霉素和万古霉素等对真细菌有强的抑制生长作用的物质，对古细菌却没有作用。
2.DNA 古细菌与原核生物都是环状DNA，但是在DNA内部构造上看，原核生物没有重复序列且无内含子，但是古细菌有重复序列和内含子，这一点与真核生物极为相似。
3.核小体 古细菌具有组蛋白，并且形成了类似核小体的构造，但与真核生物的典型核小体不完全相同。
核小体于20世纪70年代被发现，是构成染色质的基本单位，由组蛋白八聚体为核心，外部环绕200bpDNA与一分子的组蛋白H1构成。在组蛋白H1的介导下形成染色质串珠构造，这就是染色质的一级结构。
4.核糖体 核糖体是蛋白质制造工厂，是真核生物、原核生物和古细菌都具备的。但是存在一定区别，真核生物的核糖体为80s，由70到84种蛋白质构成。原核生物的核糖体为70s，由55种蛋白质构成。而古细菌有66种以上的蛋白质，介于两者之间。一些通过抑制原核生物核糖体大小亚基的结合，从而抑制蛋白质合成，进而达到抑制细菌的目的。但是，这些抑制剂却无法抑制核糖体为80s的真核生物和古细菌。可见，古细菌与原核生物存在着极大的差距。
核糖体中都存在5srRNA，而且仅有120个核苷酸，是鉴定生物物种进化亲缘关系的主要手段。在对5srRNA序列的分析中我们发现，古细菌与真核生物的亲缘关系更接近。
综上所述，古细菌内部构造上没有核膜、具环状DNA、细胞产能、细胞分裂、新陈代谢等与原核生物接近。但是，古细菌的DNA有重复序列和内含子，在转录、翻译、复制上更接近真核生物。而且，存在类似核小体的构造以及核糖体，更显示了古细菌与真核生物具有更近的亲缘关系。
古细菌就像一座坐落在真核生物与原核生物之间的桥梁，在进化上古细菌较原核生物更接近真核生物。也就是说一个在深海火山口生活的古细菌与人有着更为相似的遗传信息，而非在人体内生活的细菌。
古细菌的种类不多，现在发现的约一百种，大多生活在极特殊的高温、缺氧环境中，如产甲烷球菌、嗜盐菌、嗜热菌、嗜酸菌、嗜碱菌、硫氧化菌等。
一直被认为”干干净净”的饱和盐水(饱和盐水都被认为是生命物质无法生存的环境)，但是，嗜盐细菌却可以在饱和盐水中自由生活。
生活在深海高温热泉口的嗜热细菌，极其耐热。一般病原微生物在六、七十度的条件下持续处理二十分钟(巴氏消毒法)，基本都会被消灭。但是，嗜热细菌在80摄氏度上却会着凉，失去活性。迄今发现最耐热的是被称作121菌的古细菌，因为它可以在121摄氏度下”愉快”的生活，可谓一副金刚之身。这自然让我们联想到地球早期严酷的自然环境，进一步体现出古细菌在进化史上的地位，所以人们提出将古细菌从原核生物中分出，成为与原核生物（即真细菌）、真核生物并列的一类，而真核细菌极有可能就起源于古细菌
古细菌特殊的”性格”蕴藏了多少鲜为人知的秘密，显然下一个震惊世界的科学发现，必定会出现在他们的身上。