Az archeák (a görög αρχαία, archaea, azaz „ősi eredetűek” kifejezésből), korábbi, mára tudományosan elavult nevükön ősbaktériumok (Archaebacteria), az élő szervezeteknek egy rendkívül változatos és ökológiailag sokrétű csoportját alkotják. Bár filogenetikai helyzetük és az élet fáján elfoglalt pontos pozíciójuk egyes részletei még mindig kutatások tárgyát képezik, a baktériumok – archeák – eukarióták megkülönböztetés képezi az alapját az általánosan elfogadott, úgynevezett háromdoménes biológiai rendszerezésnek. A baktériumokhoz morfológiailag sok tekintetben hasonló, túlnyomórészt egysejtű, sejtmag nélküli, azaz prokarióta szervezetek. A korábbi, Whittaker–Margulis-féle osztályozásban szereplő öt ország egyikét, a Monera országot bontották ketté a baktériumokra és az archeákra az új, filogenetikus (elsősorban molekuláris evolúciós adatokon alapuló) osztályozás bevezetésekor. Az archeákat kezdetben szinte kizárólag extremofilekként azonosították, mivel első képviselőiket szélsőséges életkörülmények – például magas hőmérsékletű hőforrások vagy rendkívül sós tavak – között fedezték fel; azonban a későbbi kutatások, különösen a molekuláris ökológiai módszerek elterjedése révén, kimutatták, hogy rendkívül elterjedtek és ökológiailag jelentősek szinte mindenféle élőhelyen, beleértve a mérsékelt óceáni vizeket, talajokat, édesvizeket és más szervezetekkel, például az emberrel kialakított szoros kapcsolatokat, így a bélflóra meghatározó tagjaiként is.
Az archeákat korábban a baktériumok egy különleges alcsoportjának tekintették és Archaebacteria néven említették, de ez a besorolás és elnevezés mára teljesen elavulttá vált, miután kiderült, hogy evolúciós szempontból legalább annyira különböznek a baktériumoktól, mint az eukariótáktól. Az archeasejtek számos egyedi biokémiai és genetikai tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek markánsan elkülönítik őket az élőlények másik két doménjétől, a baktériumoktól (Bacteria) és az eukariótáktól (Eukarya). Az Archaea domén több nagy evolúciós ágra, törzsre, illetve újabban szuperfőtörzsre (mint a TACK és az Asgard) osztható. Osztályozásuk folyamatosan fejlődik, és továbbra is kihívást jelent, mivel képviselőik túlnyomó többségét mindmáig nem sikerült laboratóriumi körülmények között tenyészteni (kultiválni), így létüket és rokonsági viszonyaikat főként környezeti mintákból származó nukleinsavak (DNS, RNS) elemzésével, metagenomikai módszerekkel tárták fel.
Az archeák és baktériumok sejtjei általában hasonló mérettartományba esnek (tipikusan 0,1-15 µm átmérőjűek) és hasonló alapvető alakzatokat mutatnak (gömb, pálca, spirális), azonban az archeák között figyelemre méltó morfológiai változatosság figyelhető meg, beleértve egészen szokatlan formákat is, mint például a lapos és négyzet alakú sejtekkel rendelkező Haloquadratum walsbyi faj esetében. Ezen alaki hasonlóságok ellenére az archeák számos génje és alapvető molekuláris biológiai folyamata (különösen az információfeldolgozó rendszerek működése) közelebb áll az eukariótákéhoz, mint a baktériumokéhoz; ide tartoznak nevezetesen a transzkripcióban (gének átírása RNS-sé) és a transzlációban (fehérjeszintézis) részt vevő enzimek és szabályozó fehérjék működési mechanizmusai. Biokémiájuk más vonatkozásai viszont teljesen egyedülállóak az élővilágban, például az, hogy sejtmembránjaik felépítésében a szokásos észterkötésű lipidek helyett éter-kötésű lipidek (pl. az archaeolok) vesznek részt, amelyek nagyobb stabilitást biztosítanak extrém körülmények között. Energiaforrásaik tekintetében is rendkívül változatosak, sokkal több lehetőséget használnak ki, mint az eukarióták: képesek lebontani komplex szerves vegyületeket (például cukrokat), de energiát nyerhetnek egyszerűbb szerves molekulákból (pl. metanol, ecetsav), ammóniából, fémionokból vagy akár hidrogéngáz oxidációjából is. Bizonyos sótűrő archeák (a Halobacteria osztály tagjai) a napfényt is képesek energiaforrásként hasznosítani egy bakteriorodopszin nevű fehérje segítségével (de ez nem valódi fotoszintézis). Más archeafajok képesek megkötni a légköri szén-dioxidot (autotrófia), azonban – eltérően a növényektől és a cianobaktériumoktól – jelenleg nem ismert olyan archeafaj, amely a fotoszintézist és a szén-dioxid megkötését egyszerre végezné oxigéntermelés mellett. Szaporodásuk kizárólag ivartalanul történik, leggyakrabban bináris hasadással (kettéosztódás), de előfordulhat fragmentáció (feldarabolódás) vagy bimbózás is; spóraképző fajuk (eltérően sok baktériumtól és néhány eukariótától) nem ismert.
Az archeákat kezdetben extremofileknek, azaz szélsőséges környezeti feltételeket kedvelő élőlényeknek tekintették, amelyek zord környezetben, például forró termálvizekben (akár 100 °C felett) és rendkívül sós tavakban élnek. Azonban az elmúlt évtizedek kutatásai során számos más, mérsékelt éghajlati viszonyok között is megtalálták őket, így például nagy tömegben fordulnak elő a talajban, az óceánok vizében (a felszíntől a mélytengeri árkokig), tavakban, folyókban, mocsaras területeken, valamint az emberi szervezet különböző részein, például a vastagbélben, a szájüregben és a bőr felszínén is. Az óceánokban különösen nagy számban és diverzitásban vannak jelen, becslések szerint a planktonban élő archeák a bolygó egyik legnagyobb biomasszát képviselő élőlénycsoportját alkothatják. A földi élet szerves és fontos részei, kulcsszerepet játszhatnak globális biogeokémiai ciklusokban, különösen a szén- és a nitrogén-körforgásban. Nincsenek egyértelműen igazolt példák kórokozó (patogén) vagy parazita archeákra, amelyek közvetlenül betegséget okoznának emberekben vagy állatokban, viszont gyakori körükben a mutualizmus (kölcsönösen előnyös együttélés) és a kommenzalizmus (egyik fél számára előnyös, másik számára semleges együttélés). Kiváló példák ezekre a metanogén archeák, amelyek emberek és kérődzők emésztőrendszerében élnek hatalmas számban, ahol nélkülözhetetlen segítséget nyújtanak a táplálék lebontásában és az emésztés folyamatában. A metanogéneket ipari méretekben is hasznosítják a biogáz termelésében és a szennyvíztisztítás során, valamint általánosságban a biotechnológia területén, ahol az archeáktól (különösen az extremofilektől) származó, magas hőmérsékletet, extrém pH-értékeket vagy szerves oldószereket elviselni képes enzimeket alkalmaznak számos ipari folyamatban.
Története bélyegkép|balra|310px|Az élőlények három doménjének (baktériumok, archeák és eukarióták) feltételezett leszármazását bemutató, riboszomális RNS adatokon alapuló elágazások az élet fáján
Carl Woese és George E. Fox az 1970-es években forradalmi felfedezést tett a 16S riboszomális RNS (rRNS) molekulák szekvenciájának összehasonlító vizsgálatával. 1977-ben publikált eredményeik alapján arra a következtetésre jutottak, hogy az addig egységesnek hitt prokarióták valójában két, egymástól alapvetően különböző nagy csoportra oszthatók. Az egyik csoportot, amely a metanogén és más, akkoriban különlegesnek számító mikrobákat foglalta magába, Archaebacteria (ősbaktériumok) néven különítették el, míg a többi baktériumot Eubacteria (valódi baktériumok) névvel illették. Ezeket a csoportokat kezdetben ország (regnum) szintű taxonként kezelték. A két csoportot korábban mint Archaebacteria és Eubacteria ország volt ismeretes, Woese és Fox ősországnak nevezték át őket, hangsúlyozva ősi eredetüket. Woese később tovább finomította elméletét, és amellett érvelt, hogy az archeák nem csupán a baktériumok egy korai ága, hanem az élőlények egy teljesen különálló, harmadik fejlődési vonalát képviselik az eubaktériumok és az eukarióták mellett. Ezért 1990-ben javasolta a legmagasabb rendszertani kategória, a domén bevezetését, és átnevezte a két prokarióta csoportot Archaeának és Bacteriának, amelyek az eukariótákkal (Eukarya) együtt alkotják az élővilág háromdoménes rendszerét, amely mára általánosan elfogadottá vált.
A geológiában használt archaikum földtörténeti idő (eon) elnevezése (kb. 4-2,5 milliárd évvel ezelőtt) közvetetten utal arra a korra, amelyben a baktériumok és az archeák voltak valószínűleg az egyedüli, vagy legalábbis a domináns sejtes szervezetek a Földön. Valószínűsíthetőleg ezekre a korai mikroorganizmusokra utaló, mintegy 3,5-3,8 milliárd éves fosszilis sztromatolit maradványokat és kémiai nyomokat (biomarkereket) is találtak már ősi kőzetekben.
Eocita-elmélet
Bár a háromdoménes rendszer széles körben elfogadott, az eukarióták eredetére vonatkozóan létezik egy alternatív, kétdoménes rendszert feltételező elmélet, az úgynevezett eocita-elmélet, amely már az 1980-as években megjelent. Kezdetben a molekuláris bizonyítékok többsége a háromdoménes rendszernek kedvezett, amely az archeákat és az eukariótákat testvércsoportként, különálló fő ágakként kezelte. Azonban a genomikai adatok felhalmozódásával és az archeák, különösen az újonnan felfedezett Asgard szuperfőtörzs tagjainak részletesebb vizsgálatával, valamint a szimbiogenezis jobb megértésével egyre több bizonyíték támasztja alá az eocita-elmélet valamelyik változatát. Eszerint az eukarióták nem testvércsoportjai az archeáknak, hanem valójában az Archaea doménen belülről, egy specifikus archea csoportból (valószínűleg az Asgard szuperfőtörzsből vagy annak közeli rokonából) erednek egy bakteriális endoszimbionta (a mitokondrium őse) bekebelezését követően. Ebben a kétdoménes rendszerben (amely csak a Bacteria és Archaea doméneket ismeri el) az eukarióták kládja az archeákon belül egy levezetett csoportot képez.
Fajfogalom Az archeák fajokba történő osztályozása és a faj fogalmának alkalmazása ebben a doménben jelentős kihívásokkal és vitákkal terhelt. A biológiában a fajt hagyományosan egymással szaporodni képes, de más csoportoktól szaporodás szempontjából izolált egyedek csoportjaként definiálják (biológiai fajfogalom). Azonban ez a, főként állatokra kidolgozott, szexuális szaporodáson alapuló kritérium nem alkalmazható az archeákra, mivel azok kizárólag ivartalanul szaporodnak.
bélyegkép|200px|right|A Richmond-bányai archeális acidofil nanoorganizmusokat (ARMAN) extrém savas (alacsony pH-jú) bányavízben fedezték fel, ahol komplex mikrobiális közösségek tagjai.
További nehézséget okoz, hogy az archeák (és a baktériumok) körében rendkívül gyakori a horizontális géntranszfer (HGT), amely során genetikai anyag cserélődhet ki akár távolabbi rokonságban álló vonalak között is, elmosva ezzel a leszármazáson alapuló határokat. Néhány kutató javasolta, hogy az egyedeket olyan fajszerű populációkba lehetne csoportosítani, amelyek genomjai nagyon hasonlóak (pl. átlagos nukleotid azonosság >95-97%), és amelyek között a géntranszfer viszonylag ritka a távolabbi rokon csoportokkal összehasonlítva. Erre találtak példákat a Ferroplasma nemzetségben. Másrészt, a Halorubrum nemzetségen végzett tanulmányok jelentős mértékű genetikai transzfert mutattak ki még a kevésbé közeli rokon populációk között is, ami korlátozza ennek a kritériumnak az általános alkalmazhatóságát. Egy további, gyakorlati szempontú probléma az, hogy az így definiált és elnevezett "fajoknak" milyen mértékben van valódi biológiai vagy ökológiai jelentősége és megkülönböztető értéke a mikrobiális közösségek komplex hálózatában.