Psychrofiele (“koude minnende”) micro-organismen, met name bacteriën, hebben een voorkeurstemperatuur voor groei bij minder dan 59° Fahrenheit (15° Celsius). Bacteriën die bij dergelijke koude temperaturen kunnen groeien, maar die de voorkeur geven aan een hoge groeitemperatuur, staan bekend als psychrotrofen.

De ontdekking van psychrotrofe micro-organismen en het toenemende inzicht in hun werking heeft het bewustzijn van de diversiteit van het microbiële leven op aarde doen toenemen. Tot dusver zijn meer dan 100 soorten psychrofiele bacteriën geïsoleerd uit de diepzee. Dit milieu is zeer koud en heeft de neiging niet in temperatuur te schommelen. Psychrofiele bacteriën zijn overvloedig aanwezig in de bijna ijskoude wateren van het noordpoolgebied en Antarctica. Op Antarctica zijn zelfs bacteriën geïsoleerd uit permanent met ijs bedekte meren. Andere omgevingen waar psychrofiele bacteriën zijn geweest, zijn wolkendruppels op grote hoogte.

Psychrofiele bacteriën zijn echt aangepast aan het leven bij koude temperaturen. De enzymen van de bacteriën zijn structureel onstabiel en werken zelfs bij kamertemperatuur (of omgevingstemperatuur) niet goed. Bovendien bevatten de membranen van psychrofiele bacteriën veel meer van een bepaald soort lipide dan wordt aangetroffen in andere soorten bacteriën. De lipide heeft de neiging plooibaarder te zijn bij lagere temperatuur, net zoals margarine plooibaarder is dan boter bij koeltemperaturen. De grotere vloeibaarheid van het membraan maakt de chemische reacties mogelijk die anders zouden stoppen als het membraan halfbevroren zou zijn. Sommige psychrofielen, vooral die uit Antarctica, blijken meervoudig onverzadigde vetzuren te bevatten, die in het algemeen niet voorkomen in prokaryoten. Bij kamertemperatuur zou het membraan van dergelijke bacteriën zo vloeibaar zijn dat de bacterie zou sterven.

Naast hun ecologische curiositeit hebben psychrofiele bacteriën ook praktische waarde. Door gebruik te maken van de enzymen van deze organismen kunnen functies als het reinigen van kleding in koud water worden uitgevoerd. Bovendien vormen de bacteriën in de Arctische en Antarctische ecosystemen een belangrijk onderdeel van de voedselketen die het leven van complexere wezens ondersteunt. Bovendien zijn sommige soorten psychrofielen, waaronder Listeria monocytogenes, in staat te groeien bij vriestemperaturen. Hierdoor kan besmet voedsel bederven, wat tot ziekte kan leiden als het voedsel wordt gegeten. Listeriose, een vorm van hersenvliesontsteking die bij de mens voorkomt, is een ernstige bedreiging voor de gezondheid, vooral bij mensen van wie het immuunsysteem niet volgroeid is of door ziekte of therapeutische ingrepen gebrekkig is. Andere voorbeelden van dergelijke ziekteverwekkende bacteriën zijn Aeromonas hydrophila, Clostridium botulinum, en Yersinia enterocolitica.

Zie ook Extremofielen