Un extremófilo (de extremo y la palabra griega φιλíα=afecto, amor, es decir "amante de -condiciones- extremas") es un organismo (frecuentemente, un microorganismo) que vive en condiciones extremas, entendiéndose por tales aquellas que son muy diferentes a las que viven en la mayoría de las formas de vida en la Tierra.
Hasta hace poco tiempo se pensaba que en los lugares donde crecen los extremófilos era imposible que hubiera vida. Por ejemplo, en las aguas enormemente ácidas del río Tinto; pero las hay; muchas pertenecen al dominio Archaea. Y también hay cientos de miles de virus desconocidos y por catalogar.
Las enzimas que poseen los organismos extremófilos (apodadas extremoenzimas), son funcionales cuando otras no lo son.
Hay muchas clases de extremófilos que se extienden por todo el mundo, cada uno correspondiente a la forma en que su nicho ambiental difiere de las condiciones mesófilas. Estas clasificaciones no son exclusivas. Muchos extremófilos caen bajo múltiples categorías y se clasifican por ello como poliextremófilos. Por ejemplo, los organismos que viven dentro de rocas calientes bajo la superficie de la Tierra son termófilos y barofílicos como Thermococcus barophilus. Un poliextremófilo que vive en la cumbre de una montaña en el desierto de Atacama podría ser un xerófilo radiorresistente, un psicrófilo y un oligótrofo. Los poliextremófilos son bien conocidos por su capacidad para tolerar niveles de pH altos y bajos.
Algunas bacterias pertenecen a varios de estos grupos. La mayor parte de los extremófilos son microorganismos, hay archaeas (arqueobacterias), procariotas (bacterias) y eucariotas. Su pequeño tamaño y el hecho de que su metabolismo es muy adaptable ha permitido que colonicen ambientes que son mortales para seres pluricelulares. Aunque hay que señalar que también hay organismos pluricelulares, sobre todo entre los barófilos. Es especialmente destacable el caso de los tardígrados, micrometazoos capaces de sobrevivir en diversas condiciones de criptobiosis (anoxi, anhidro y osmobiosis).
Un hecho curioso es que estudiando los extremófilos de Yellowstone (fuentes termales: termófilos) el Dr. Brock de la Universidad de Madison (Estados Unidos) encontró la bacteria Thermus aquaticus. Por ser resistente al calor, permitió desarrollar la técnica de Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) que ha sido fundamental para el desarrollo de la ingeniería genética.
También hay que destacar que se han descubierto varias especies del filo de animales marinos Loricifera los cuales son capaces de vivir permanentemente sin oxígeno (son anaerobios) ya que no contienen mitocondrias, sino otro tipo de orgánulos.
Recientemente se ha descubierto en el lago Mono, California, un nuevo organismo que sustituye el fósforo para funcionar con arsénico, el GFAJ-1.
El estudio de los microorganismos extremófilos es importante también para disciplinas como la Exobiología. Un estudio de 2011 sugirió que algunos organismos extremófilos terrestres, como el Deinococcus radiodurans podrían ser capaces de sobrevivir en el espacio exterior.
También son materia de estudio para la Ecología, pues estas formas de vida pueden degradar materias tóxicas, dañinas o perjudiciales para el entorno natural y el ser humano y la Medicina mira con interés sus complejos mecanismos de autorreparación del ADN destruido.
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