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Carl Richard Woese nasceu a 15 de junho de 1928, em Nova Iorque. Estudou na Deerfield Academy em Massachusetts, Estados Unidos, e recebeu o grau de bacharel em matemática e física no Amherst College em 1950 e um Ph.D. em biofísica na Universidade de Yale, em 1953. Estudou medicina na Universidade de Rochester. Em seguida, ele se tornou um pesquisador pós-doutorado em biofísica da Universidade de Yale.
A aceitação da validade dos Archaea como um grupo separado das bactérias, que também são procariontes, pela comunidade científica foi um processo longo e doloroso. Nomes famosos, como Salvador Luria e Ernst Mayr objectaram a esta divisão dos procariotas e só em meados da década de 1980 este novo grupo foi aceite como válido.