在我們這個地球上，有著千千萬萬數不清的生命，每種生命都帶有自己的特徵，這些特徵是經過數十億年進化而來。全部生命組成了一棵巨大的「生命之樹」，在這棵樹上，每種生命都有自己的獨特位置，生命之樹的幹、枝、叉、梢等結構，表明各種生命在進化中的關係。
最早，亞里斯多德曾認為「生命之樹」應該分成兩枝，一邊是動物，一邊是植物。有了顯微鏡之後，人們發現了細菌，它們既不像動物，又不像植物，細菌該歸於哪類呢？在顯微鏡下可以看到，動物和植物的細胞都有細胞核，遺傳物質DNA就儲存在細胞核裡，而細菌沒有細胞核，DNA游離在細胞質之中。
自此改變了亞里斯多德的生命二分類法，人們把生命之樹還是分為兩枝，一枝是含細胞核的「真核生物」，另一枝是不含細胞核的「原核生物」。動植物都屬於真核生物，而細菌屬於原核生物，但是事情到此並沒有完結。20世紀六七十年代，人們又發現了另一種生命形式——古菌。
圖為黃石公園的大稜鏡溫泉，水深50米，直徑約90米，水溫70攝氏度，在這裡首次發現了古菌。古菌被發現以來，一直吸引著人們的注意，這緣於它們奇特的生活方式。與一般的細菌不同，古菌常生活在極端條件下，如深海處的熱泉口、地下的高壓熱溢口、鹽鹼湖、海灘涂等特殊環境中。比如一種叫熱網菌的古菌，能在113攝氏度下生長。有的古菌在無氧環境下靠完成硫的轉化獲得營養。這些古菌代表著地球生命的極限，它們處於生物圈的外圍，因此人們常以古菌來確定生物圈的範圍。後來人們發現，在一般的自然環境下也能找到古菌，如土壤、海水、沼澤地、水稻田，甚至在反芻動物的胃液中，也有古菌的蹤跡。圖為一種5微米的長嗜鹽古菌。
從表面上看，古菌和細菌很相似，似乎只是生活方式和習性不同而已，但事實上，這兩種「小東西」的性質卻大相逕庭。最早注意到這件事的是伊利諾伊大學微生物學家卡爾·伍斯。1977年，他首先研究了古菌，同時也研究了細胞分子的特定核心功能，然後做出比較，這種方法又叫「核糖體核酸法」，是當時對細胞組織做鑑別的基本方法。通過這種方法伍斯發現，原來被歸為細菌的甲烷球菌，既不屬於動物，也不屬於植物，與細菌也有很大的不同，應該屬於古菌，他確信，古菌屬於生命的第三類。
1977年11月27日，伍斯把這一發現發表在《自然》雜誌上。在這篇論文中他提出，在地球進化的生命之樹上，有三類不同的生命形式，更為引入注目的是，他認為在生命之樹第一次分枝的地方，不是細菌與真核生物，而應該是細菌與古菌，因為與細菌相比，古菌更接近真核生物，動物和植物應該在古菌這邊，這意味著古菌才是現今動物、植物的老鼻祖。這就是伍斯關於生命分類的「三域說」。伍斯的「三域說」遭到了微生物界的質疑，更受到來自微生物界外的激烈反對。反對的理由聽起來很有理，因為細菌和古菌的區別並不大，遠不至於在進化樹上分成兩枝，達到從此分道揚鑣的程度。儘管伍斯為他的學說多次發文，並先後出版了《關於古菌的多樣性研究》《關於細菌的進化》等著述，但是他的學說卻始終沒有被業內正式接受。
在伍斯提出生命「三域說」的20年之後，這場爭端終於有了轉機，轉機來自對深海熱泉的研究。1979年，美國伍茲·霍爾海洋研究所和美國海軍海洋研究所利用「阿爾文號」深潛船，來到厄瓜多的加拉帕戈斯群島，進行2600米的深海考察，他們在這裡有了奇異的發現。在海底火山口熱泉處，高溫、高壓的熱流不斷從泉口噴瀉而出。依照過去生物學的傳統看法，這裡有2000千帕的高壓（相當於200個大氣壓），有300多攝氏度以上的高溫，沒有氧氣也沒有陽光，似乎應該是生命的禁區，但這次考察卻徹底顛覆了這種看法。這裡不僅有複雜生物，還有微生物、細菌和病毒。「阿爾文號」利用機械手從海底熱泉採集了一些菌膜，從這些菌膜中分離出一種微生物，以考察隊長詹納斯的名字命名，叫它為詹氏甲烷球菌，這就是一種古菌。
1996年，在美國基因組研究所工作的一個國家合作團隊，對詹氏甲烷球菌完成了全部167萬對鹼基序列的基因測試，得出了它的第一張完整的遺傳藍圖。面對這張藍圖，人們驚奇地發現，它與細菌的生命形式截然不同，古菌的染色體呈現閉合環狀，在DNA的複製、轉錄、翻譯等方面，古菌有著真核生命的特徵，與細菌有本質的區別。此時人們終於發現，當初伍斯的預言是正確的。正像伍斯20年始終所堅持的那樣，古菌是一種嶄新的生命形式。儘管人們對古菌有了初步的認識，但是看到它們的基因圖譜時，仍然吃驚不小。詹氏甲烷球菌共1738個基因，其中人們從沒有見過的竟然佔到56%！
更有趣的是，古菌具有細菌和真核生物兩方面的特徵，從中可以勾勒出它在生命之樹上的地位，以及它與另外兩種生命之間的進化關係。古菌在產能、細胞分裂、代謝方面與細菌相近，而在轉錄、翻譯和複製方面與真核生物相近。這樣看來，一個生活在大洋深部熱泉口上、習性怪異的微生物，在遺傳上竟然與人有相似的基因！在讚嘆生命奇妙的同時，人們也開始接受了伍斯的「三域說」。詹氏甲烷球菌的發現，以及對它基因圖譜的測試，使我們對生命、進化有了新的認識，美國《科學》周刊把這一成果列為1996年度的重大科學突破之一。