Στο τέλος της δεκαετίας του 1980 προτάθηκε η ύπαρξη μιας κατηγορίας μικροβίων, τα αρχαία (archaea) τα οποία από βιολογική άποψη έχουν στοιχεία τόσο από τα βακτήρια (προκαρυωτικά), όσο και από τους ευκαρυωτικούς μικροοργανισμούς (μύκητες, παράσιτα) και κατέχουν ξεχωριστή θέση. Τα αρχαία (παλαιότερη ονομασία αρχαιοβακτήρια) θεωρούνται «ξαδέλφια» των βακτηρίων. Έχουν όμως διαφορετική εξελικτική ιστορία από τους υπόλοιπους μονοκύτταρους μικροοργανισμούς.
Αν και μοιάζουν πολύ με τα βακτήρια, τα αρχαία διαφέρουν κυρίως στη δομή των λιπιδίων της μεμβράνης τους, και στο μεταβολισμό, όπως στην μεταγραφή και τη μετάφραση του RNA, καθώς επίσης και στα κυτταρικά τοιχώματα.
Το μέγεθος. Το μέγεθος των αρχαίων, όπως και στα βακτήρια είναι της τάξεως του εκατομμυριοστού του μέτρου (μικρόμετρο). Ορισμένα όμως έχουν πολύ μεγάλο μέγεθος (200 μικρόμετρα). Διαθέτουν, όπως και τα βακτήρια, μια ποικιλία σχημάτων. Άλλα έχουν σφαιρικό σχήμα (κόκκοι) και άλλα έχουν σχήμα ραβδιού (βακτηρίδια). Μερικά όμως έχουν τριγωνικό ή τετράγωνο σχήμα.
Το κυτταρόπλασμα. Τα αρχαία, όπως και τα βακτήρια, αποτελούνται από κυτταρόπλασμα, το οποίο περιβάλλεται από κυτταροπλασματική μεμβράνη, και έξω από την κυτταροπλασματική μεμβράνη υπάρχει κυτταρικό τοίχωμα, το οποίο προς τα έξω μπορεί να φέρει εξαρτήματα όπως βλεφαρίδες και ινίδια.
Υπάρχει διαφορά στη δομή της κυτταροπλασματικής μεμβράνης στα αρχαία και στα βακτήρια. Στα βακτήρια η βασική ένωση είναι η D-γλυκερόλη, ενώ στα αρχαία είναι η L-γλυκερόλη. Επίσης στα βακτήρια, όπως και στα ευκαρυωτικά κύτταρα τα λιπαρά οξέα των φωσφολιπιδίων ενώνονται με εστερικό δεσμό, ενώ στα αρχαία πρόκειται για αλειφατικές ενώσεις μήκους 20 ατόμων άνθρακα που ενώνονται με αιθερικό δεσμό. Οι ενώσεις αυτές είναι διακλαδούμενα παράγωγα του ισοπρενίου.
Τα ριβοσώματα. Στο κυτταρόπλασμα υπάρχουν ο πυρήνας και τα ριβοσώματα. Ο πυρήνας όπως και στα βακτήρια αποτελείται από ένα μόριο διπλόκλωνο DNA και δεν έχει πυρηνική μεμβράνη. Τα ριβοσώματα των αρχαίων διαφέρουν από αυτά των βακτηρίων. Τα αντιβιοτικά τα οποία δρουν στα βακτήρια αναστέλλοντας την πρωτεϊνοσύνθεση στα ριβοσώματα, δεν έχουν καμία δράση στα αρχαία.
Το κοιταρικό τοίχωμα. Το κυτταρικό τοίχωμα στα αρχαία διαφέρει τελείως από αυτό των βακτηρίων. Αποτελείται βασικά από πρωτεΐνες, ενώ από τα αρχαία μόνο τα μεθανοβακτήρια έχουν πολύπλοκους πολυσακχαρίτες στο κυτταρικό τοίχωμα.
Πολλά αρχαία έχουν βρεθεί ζουν σε ακραία περιβάλλοντα, όπως για παράδειγμα σε υψηλές πιέσεις, συγκεντρώσεις άλατος ή θερμοκρασίες, και έχουν το παρατσούκλι ακρόφιλα. Το κυτταρικό τοίχωμα διαφέρει στη δομή από εκείνο των βακτηρίων και πιστεύεται ότι είναι πιο σταθερό σε ακραίες συνθήκες, βοηθώντας να εξηγήσει γιατί μερικά αρχαία μπορούν να ζουν σε πολλά από τις πιο εχθρικά περιβάλλοντα στη Γη.
Τα αρχαία μπορούν να βρίσκονται σε θερμές πηγές και θερμοπίδακες, όπως επίσης στην Αρκτική και την Ανταρκτική όπου παραμένουν δεσμευμένα για το μεγαλύτερο μέρος του έτους.
Τα αρχαία μέχρι σήμερα δεν είναι γνωστή κάποια συμμετοχή τους σε νόσους του ανθρώπου ή των ζώων.
