miniatura|lang=ca|Arbre filogenètic. Els arqueus apareixen al centre en vermell. Els noms científics apareixen en cursiva. Els arqueus (Archaea) són un domini d'éssers vius. Des del punt de vista de la cladística, el domini Archaea inclou els eucariotes, que evolucionaren a partir dels arqueus; en el llenguatge corrent, emperò, arqueus es refereix exclusivament als organismes procariotes del domini. En un primer moment, els arqueus foren classificats com a bacteris i coneguts com a arqueobacteris (Archaebacteria), nom que ha caigut en desús.
En el passat, se'ls considerà un grup inusual de bacteris, però com que tenen una història evolutiva independent i presenten moltes diferències en la seva bioquímica respecte a la resta de formes de vida, actualment se'ls classifica com un domini distint en el sistema de tres dominis. En aquest sistema, presentat per Carl Woese, les tres branques evolutives principals són els arqueus, els bacteris i els eucariotes. Els arqueus són subdividits en quatre fílums, dels quals dos, els crenarqueots i els euriarqueots, són estudiats més intensivament. La classificació dels arqueus és encara dificultosa, car la immensa majoria d'aquests organismes no han estat mai estudiats al laboratori i només se'ls ha detectats per mitjà de l'anàlisi dels seus àcids nucleics en mostres del medi.
En general, els arqueus i bacteris són bastant semblants en forma i en mida, tot i que alguns arqueus tenen formes molt inusuals, com ara les cèl·lules planes i quadrades de Haloquadra walsbyi. Malgrat aquesta semblança visual amb els bacteris, els arqueus tenen gens i diverses rutes metabòliques que són més acostades a les dels eucariotes; notablement, els enzims implicats en la transcripció i la traducció. Altres aspectes de la bioquímica dels arqueus són únics, com ara els èters lípids de les seves membranes cel·lulars. Els arqueus exploten una varietat de recursos molt més gran que els eucariotes; des de compostos orgànics familiars com ara els sucres, fins a l'ús d'amoníac, ions de metalls o fins i tot hidrogen com nutrients. Els arqueus tolerants de la sal utilitzen la llum solar com a font d'energia, i altres espècies d'arqueus fixen carboni; tanmateix, a diferència de les plantes i els cianobacteris, no es coneix cap espècie d'arqueu que sigui capaç d'ambdues coses. Els arqueus es reprodueixen asexualment i es divideixen per fissió binària, fragmentació o gemmació; a diferència dels bacteris i els eucariotes, no es coneix cap espècie d'arqueu que formi espores.
Originàriament, els arqueus eren vists com a extremòfils que vivien en ambients severs, com ara aigües termals i llacs salats, però posteriorment se'ls ha observat en un ampli ventall d'hàbitats, com ara sòls, oceans i aiguamolls. Els arqueus són especialment nombrosos als oceans, i els que es troben al plàncton podrien ser un dels grups d'organismes més abundants del planeta. Aquests procariotes són actualment considerats una part important de la vida a la Terra i podrien tenir un paper important tant en el cicle del carboni com en el cicle del nitrogen. No es coneixen exemples clars de patògens o paràsits que siguen arqueus, però solen ser mutualistes o comensals. En són exemples els arqueus metanògens que viuen a l'intestí dels humans i els remugants, on són presents en grans quantitats i contribueixen a digerir l'aliment. Els arqueus tenen la seva importància en la tecnologia; hi ha metanògens que són usats per produir biogàs i com a part del procés de depuració, i els enzims d'arqueus extremòfils capaços de resistir temperatures elevades i solvents orgànics són explotats en la biotecnologia.
El 2012 es va demostrar per primera vegada, que els arqueus són consumits per organismes vius, en concret per part de cucs poliquets de la família dels dorvil·lèids. L'estudi es va publicar a la revista The ISME Journal, que fins al 2024 va publicar el grup Nature.
Classificació Un nou domini
A principis del , els procariotes eren considerats un únic grup d'organismes i classificats segons la seva bioquímica, morfologia i metabolisme. Per exemple, els microbiòlegs assajaven de classificar els microorganismes segons l'estructura de la paret cel·lular, la forma, i les substàncies que consumeixen. Tanmateix, el 1965 es proposà un nou sistema, usant les seqüències genètiques d'aquests organismes per esbrinar quins procariotes són realment relacionats uns amb altres. Aquest mètode, conegut com a filogènia, és el mètode principal emprat actualment. miniatura|Els arqueus foren descoberts per primera vegada en ambients extrems, com ara aigües termals volcàniques. Els arqueus foren classificats per primer cop com un grup separat de procariotes el 1977 per Carl Woese i George E. Fox en arbres filogenètics basats en les seqüències de gens d'ARN ribosòmic (ARNr). En un primer moment, aquests dos grups foren denominats arqueobacteris i eubacteris i tractats com a regnes o subregnes, que Woese i Fox denominaren «regnes originals». Woese argumentà que aquest grup de procariotes és un tipus de vida fonamentalment distint. Per emfatitzar aquesta diferència, aquests dos dominis foren posteriorment anomenats Archaea i Eubacteria. El nom científic Archaea prové del grec antic ἀρχαῖα, que vol dir ‘els antics’.archaea. (2008). Merriam-Webster Online Dictionary [Consultat el primer de juliol de 2008] El terme arqueobacteri prové de la combinació d'aquesta arrel i del terme grec baktērion, que significa ‘bastonet’.
Originàriament, només es classificaren els metanògens en aquest nou domini, i els arqueus eren considerats extremòfils que només viuen en hàbitats com ara aigües termals i llacs salats. A finals del , els microbiòlegs s'adonaren que els arqueus són un grup d'organismes gros i divers, àmpliament distribuïts a la natura, i que són comuns en hàbitats molt menys extrems, com ara sòls i oceans. Aquesta nova presa de consciència de la importància i l'omnipresència vingué de l'ús de la reacció en cadena de la polimerasa per detectar procariotes en mostres d'aigua o sòl a partir únicament dels seus àcids nucleics. Això permet detectar i identificar organismes que no poden ser cultivats al laboratori, que sol ser difícil.
Classificació actual
La classificació dels arqueus, i dels procariotes en general, és un camp controvertit i en constant evolució. Els sistemes actuals de classificació proven d'organitzar els arqueus en grups d'organismes que comparteixen trets estructurals i avantpassats comuns. Aquestes classificacions es basen significativament en l'ús de seqüències de gens d'ARN ribosòmic per revelar les relacions entre els organismes (filogenètica molecular). La majoria d'espècies d'arqueus cultivables i ben investigats són membres de dos fílums principals, els euriarqueots i crenarqueots. S'han proposat temptativament altres grups. Per exemple, a la peculiar espècie Nanoarchaeum equitans, que fou descoberta el 2003, se li ha atribuït el seu propi fílum, el dels nanoarqueots. També s'ha proposat el nou fílum dels korarqueots, que conté un nombre reduït d'inusuals espècies termòfiles que comparteixen trets dels dos fílums principals, però que són més acostades als crenarqueots. Altres espècies d'arqueus recentment descobertes només tenen una relació distant amb qualsevol d'aquests grups, com ara els nanoorganismes arquobacterians acidòfils de Richmond Mine (ARMAN, de l'anglès archaeal Richmond Mine acidophilic nanoorganisms), descoberts el 2006.
miniatura|esquerra|Els ARMAN són un nou grup d'arqueus descobert en drenatge miner àcid. La classificació dels arqueus en espècies també és controvertida. En biologia, una espècie és un grup d'organismes relacionats. Una definició popular d'espècie entre els animals és un conjunt d'organismes que poden reproduir-se entre ells i que són reproductivament aïllats d'altres grups d'organismes (és a dir, no poden reproduir-se amb altres espècies). Tanmateix, els esforços per classificar els procariotes tals com els arqueus en espècies es compliquen pel fet que són asexuals i que presenten un alt grau de transferència horitzontal de gens entre llinatges. Aquest tema és controvertit; per exemple, algunes dades suggereixen que en arqueus com ara Ferroplasma, es poden agrupar cèl·lules individuals en poblacions de genoma molt semblant i que rarament transfereixen gens a grups més divergents de cèl·lules. Alguns argumenten que aquests grups de cèl·lules són anàlegs a espècies. D'altra banda, estudis d'Halorubrum descobriren un intercanvi genètic significatiu entre aquestes poblacions. Aquests resultats han portat a pensar que classificar aquests grups d'organismes com espècies tindria poc sentit pràctic.
El coneixement actual sobre la diversitat dels arqueus és fragmentari i no es pot estimar amb cap mena de precisió el nombre total d'espècies d'arqueus. Fins i tot les estimacions del nombre total de fílums arqueobacterians varien entre 18 i 23, dels quals només vuit tenen representants que s'hagin cultivat i estudiat directament. Molts d'aquests grups hipotètics són sols coneguts a partir d'una sola seqüència d'ARNr, cosa que indica que la diversitat d'aquests organismes roman completament desconeguda. El problema de com estudiar i classificar microbis no cultivats també es dona en els bacteris.
Origen i evolució
Els arqueus són una forma de vida molt antiga. S'han datat fòssils probables d'aquestes cèl·lules de fa gairebé 3.500 milions d'anys, i s'han detectat restes de lípids que podrien ser d'arqueus o d'eucariotes en esquists de fa 2.700 milions d'anys. Com que la majoria de procariotes no tenen una morfologia característica, la forma dels fòssils no serveix per identificar-los com a arqueus. En canvi, fòssils químics, en forma dels lípids exclusius dels arqueus, ofereixen més informació car aquests compostos no apareixen en altres grups d'organismes. Aquests lípids han estat detectats en roques que daten del Precambrià. Les restes més antigues conegudes d'aquests lípids d'isoprè daten del cinyell d'Isua, a l'oest de Groenlàndia, que contenen sediments formats fa 3.800 milions d'anys i que són els més antics del món. L'origen dels arqueus sembla extremament remot en el temps, el llinatge dels arqueus podria ser el més antic de la Terra.
miniatura|Aquest arbre filogenètic mostra la relació entre els arqueus i la resta de formes de vida. Els eucariotes són en roig, els arqueus en verd i els eubacteris en blau. Adaptat de Ciccarelli et al. Woese argumentà que els bacteris, arqueus i eucariotes representen cadascun un llinatge evolutiu distint que divergí fa molts milions d'anys d'una colònia ancestral d'organismes. Tanmateix, alguns biòlegs han argumentat que els arqueus i eucariotes sorgiren d'un grup de bacteris. Thomas Cavalier-Smith proposà el clade dels neomurs per representar aquesta teoria. Neomura vol dir ‘parets noves’ i es refereix a la teoria segons la qual els arqueus i els eucariotes haurien derivat de bacteris que (entre altres adaptacions) havien substituït les parets de peptidoglicà per altres glicoproteïnes. És possible que l'últim avantpassat comú dels bacteris i els arqueus fos un termòfil, cosa que presenta la possibilitat que les temperatures baixes siguin «ambients extrems» per als arqueus, i que els organismes que viuen en ambients més freds apareguessin més tard en la història de la vida a la Terra. Com que els arqueus i els bacteris no són relacionats més estretament els uns amb els altres que amb els eucariotes, s'ha argumentat que el terme «procariota» no té un sentit evolutiu autèntic i que caldria descartar-lo completament.