Psykrofiilisten (”kylmää rakastavien”) mikro-organismien , erityisesti bakteerien , kasvulämpötila on mieluiten alle 59° Fahrenheit (15° Celsius). Bakteereja, jotka pystyvät kasvamaan tällaisissa kylmissä lämpötiloissa, mutta jotka suosivat korkeaa kasvulämpötilaa, kutsutaan psykrotrofeiksi.

Psykrofiilisten mikro-organismien löytyminen ja niiden toiminnan lisääntyvä ymmärtäminen on lisännyt tietoisuutta maapallon mikrobielämän monimuotoisuudesta. Tähän mennessä syvänmeren syvyyksistä on eristetty yli 100 psykrofiilistä bakteerilajiketta. Tämä ympäristö on hyvin kylmä eikä sen lämpötila yleensä vaihtele. Psykrofiilisiä bakteereja esiintyy runsaasti arktisen ja antarktisen alueen lähes jäätävissä vesissä. Etelämantereella bakteereja on eristetty pysyvästi jääpeitteisistä järvistä. Muita ympäristöjä, joissa psykrofiilisiä bakteereja on ollut, ovat muun muassa korkealla sijaitsevat pilvipisarat.

Psykrofiiliset bakteerit ovat todella sopeutuneet elämään kylmissä lämpötiloissa. Bakteerien entsyymit ovat rakenteellisesti epävakaita eivätkä toimi kunnolla edes huoneen (tai ympäristön) lämpötilassa. Lisäksi psykrofiilisten bakteerien kalvot sisältävät paljon enemmän tietynlaista lipidiä kuin muissa bakteerityypeissä. Lipidi on yleensä notkeampaa alhaisemmissa lämpötiloissa, aivan kuten margariini on notkeampaa kuin voi jääkaappilämpötiloissa. Kalvon lisääntynyt juoksevuus mahdollistaa kemialliset reaktiot, jotka muuten pysähtyisivät, jos kalvo olisi puolijäädytetty. Joidenkin psykrofiilien, erityisesti Etelämantereelta peräisin olevien, on havaittu sisältävän monityydyttymättömiä rasvahappoja, joita ei yleensä esiinny prokaryooteissa. Huoneenlämmössä tällaisten bakteerien kalvo olisi niin nestemäinen, että bakteeri kuolisi.

Psykrofiilisillä bakteereilla on ekologisen kuriositeettinsa lisäksi myös käytännön arvoa. Näiden organismien entsyymien valjastaminen mahdollistaa sellaiset toiminnot kuin vaatteiden puhdistaminen kylmässä vedessä. Lisäksi arktisissa ja antarktisissa ekosysteemeissä bakteerit muodostavat tärkeän osan ravintoketjusta, joka tukee monimutkaisempien eliöiden elämää. Lisäksi jotkin psykrofiilien lajit, kuten Listeria monocytogenes, kykenevät kasvamaan kylmälämpötiloissa. Näin ollen saastunut ruoka voi pilaantua, mikä voi johtaa sairauteen, jos ruoka syödään. Listerioosi, ihmisillä esiintyvä aivokalvontulehduksen muoto, on vakava terveysuhka erityisesti niille, joiden immuunijärjestelmä ei ole kehittynyt tai on sairauden tai hoitotoimenpiteiden vuoksi heikentynyt. Muita esimerkkejä tällaisista tauteja aiheuttavista bakteereista ovat Aeromonas hydrophila, Clostridium botulinum ja Yersinia enterocolitica.

Katso myös Extremofiilit