Hyperthermophiles

Ils ne sont à ce jour représentés que par des procaryotes, quelques bactéries et surtout Archaea.
Parmi les bactéries, on trouve des phototrophes anoxygéniques (pouvant photosynthétiser et vivant sans oxygène), des cyanobactéries capables de vivre à 70-73°C et quelques chimiotrophes vivant dans des environnements atteignant 95°C.
Aquifex pyrophilus et Thermotoga maritima présentent par exemple respectivement un optimum de croissance à 95°C et 90°C.
Les hyperthermophiles les plus extrêmes et les plus fréquentes sont des Archaea, appartenant par exemple aux genres Pyrococcus, Sulfolobus, Thermoplasma, Thermococcus, Pyrodictium, Hyperthermus ou Pyrolobus. Au sein de ce dernier genre, l'organisme le plus extrême est l'archéobactérie Pyrolobus fumarii isolée dans des fumeurs de sources hydrothermales de l'Atlantique, et qui détient le record de température. Elle ne se reproduit pas en dessous de 90°C, et le fait jusqu'à 113°C (mais toujours sous une pression très élevée).
On a aussi découvert plusieurs virus thermophiles capables d'infecter ces bactéries.

Les organismes hyperthermophiles et thermophiles peuvent être isolés de biotopes comme des systèmes hydrothermaux volcaniques et géothermiques comme des sources chaudes, cheminées hydrothermales sous-marines...

Les températures élevées augmentent la fluidité des membranes et détruisent de nombreuses macromolécules organiques. Pour maintenir la fluidité et la cohérence optimale des membranes et de leur milieu interne, ces cellules doivent ajuster leur composition en lipide (ratio acide gras saturé et insaturé, liaisons tétra-éther plus solides).
La température affecte aussi la structure et la fonction des protéines et enzymes.

Le fonctionnement au niveau moléculaire des protéines et enzymes thermophiles est très étudié afin d'une part, de mieux comprendre l'adaptation aux fortes températures et d'autre part, pour des applications biotechnologiques (biologie moléculaire).