Psykrofile (“kuldeelskende”) mikroorganismer, især bakterier, har en foretrukken væksttemperatur på mindre end 15° Celsius (59° Fahrenheit). Bakterier, der kan vokse ved sådanne kolde temperaturer, men som foretrækker en høj væksttemperatur, er kendt som psykrotrofe.

Offentliggørelsen af psykrofile mikroorganismer og den stigende forståelse af deres funktion har øget bevidstheden om mangfoldigheden af mikrobielt liv på Jorden. Indtil videre er der blevet isoleret mere end 100 sorter af psykrofile bakterier fra dybhavet. Dette miljø er meget koldt og har tendens til ikke at svinge i temperatur. Der findes mange psykrofile bakterier i de næsten iskolde farvande i Arktis og Antarktis. I Antarktis er der faktisk blevet isoleret bakterier fra permanent isdækkede søer. Andre miljøer, hvor der har været psykrofile bakterier, omfatter skydråber i høj højde.

Psykrofile bakterier er virkelig tilpasset til livet ved kolde temperaturer. Bakteriernes enzymer er strukturelt ustabile og fungerer ikke korrekt selv ved stuetemperatur (eller omgivelsestemperatur). Desuden indeholder membranerne i psykrofile bakterier meget mere af en bestemt slags lipid, end der findes i andre typer bakterier. Lipidet har en tendens til at være mere smidigt ved lavere temperaturer, ligesom margarine er mere smidigt end smør ved køletemperaturer. Membranens øgede smidighed gør det muligt at gennemføre kemiske reaktioner, som ellers ville stoppe, hvis membranen var halvfrossen. Nogle psykrofile, især dem fra Antarktis, har vist sig at indeholde flerumættede fedtsyrer, som normalt ikke forekommer i prokaryoter. Ved stuetemperatur ville membranen i sådanne bakterier være så flydende, at bakterien ville dø.

Ud over deres økologiske kuriositet har psykrofile bakterier også praktisk værdi. Ved at udnytte disse organismers enzymer kan man udføre funktioner som f.eks. rengøring af tøj i koldt vand. I de arktiske og antarktiske økosystemer udgør bakterierne desuden en vigtig del af fødekæden, som understøtter livet for mere komplekse væsener. Desuden er nogle arter af psykrofile bakterier, herunder Listeria monocytogenes, i stand til at vokse ved køletemperaturer. Der kan således ske fordærvelse af kontaminerede fødevarer, hvilket kan føre til sygdom, hvis fødevarerne spises. Listeriose, en form for meningitis, der forekommer hos mennesker, er en alvorlig sundhedstrussel, især for personer, hvis immunsystem enten ikke er modent eller er defekt på grund af sygdom eller terapeutisk indsats. Andre eksempler på sådanne sygdomsfremkaldende bakterier er Aeromonas hydrophila, Clostridium botulinum og Yersinia enterocolitica.

Se også ekstremofile