Gli organismi termofili (dal greco Therme , calore e filina , amore) o ipertermofili sono organizzazioni che hanno bisogno di una temperatura elevata per vivere. Fanno parte degli organismi estremofili . I primi furono scoperti alla fine degli anni '60 da Thomas D. Brock nel Parco Nazionale di Yellowstone .
Organismi termofili possono vivere e moltiplicarsi tra 50 e 70 ° C . Possono crescere tra i 25 ei 40 ° C ma debolmente. Esistono organismi termofili tra i diversi gruppi di organismi eucarioti come protozoi , funghi , alghe e procarioti come streptomiceti , cianobatteri , Clostridium , Bacillus . Eucarioti noti non possono vivere a temperature superiori 60 ° C . Il batterio Thermus aquaticus è un esempio di organismo termofilo; l'elevata resistenza termica della sua DNA polimerasi viene utilizzata per la reazione a catena della polimerasi .
Gli organismi ipertermofili sono quelli che possono vivere e moltiplicarsi in modo ottimale a temperature superiori a 80 ° C (80 e 110 ° C per quelli che conosciamo). Essi sono in grado di crescere a temperature inferiori a 60 ° C .
Ad oggi sono rappresentati solo da procarioti , alcuni batteri e soprattutto Archaea .
Gli organismi termofili e ipertermofili possono essere isolati da biotopi come sistemi idrotermali vulcanici e geotermici, come sorgenti termali, prese d'aria idrotermali sottomarine, ecc.
Le alte temperature aumentano la fluidità delle membrane (ad una temperatura critica, i due fogli di membrana si separano, provocando la fuoriuscita del citoplasma) e distruggono molte macromolecole organiche. Per mantenere la fluidità e la consistenza ottimali delle membrane e del loro ambiente interno, queste cellule devono regolare la loro composizione lipidica (rapporto acidi grassi saturi e insaturi, legami tetraeteri più forti). Formano, al posto del classico doppio strato fosfolipidico, un monostrato parziale (ponti molecolari tra catene di acidi grassi ) o un monostrato lipidico totale, impedendo così qualsiasi fusione ad alta temperatura).
La temperatura influenza anche la struttura e la funzione delle proteine e degli enzimi la cui stabilità è associata a cambiamenti strutturali (aumento dei residui idrofobici, legami disolfuro ). Alcune specie ipertermofile utilizzano anche proteine chaperone che rimangono vicine alla cellula e partecipano al ripiegamento delle proteine che sono state denaturate . Le girasi evitano la denaturazione della doppia elica del DNA .
Il funzionamento a livello molecolare di proteine ed enzimi termofili è molto studiato per comprendere da un lato meglio l'adattamento alle alte temperature e dall'altro per applicazioni biotecnologiche ( biologia molecolare ).
Alcuni biologi ipotizzano che i microrganismi termofili e i barofili assomiglino di più a qualsiasi altro essere vivente presente nell'antenato comune di tutte le cellule moderne, l'antenato comune universale Last ( Ultimo antenato comune universale o LUCA), e la struttura del codice genetico si sarebbe formata in questi organismi, in ambiente ipertermico e ad alta pressione idrostatica. Questa ipotesi, tuttavia, non è unanime tra gli scienziati.