深海與極地等特殊生境的環(huán)境特征主要包括低溫、高鹽、高壓和強(qiáng)輻射等，生存于其中的微生物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的適應(yīng)和歷史進(jìn)化過(guò)程，必然形成了與環(huán)境特征相適應(yīng)的一系列獨(dú)特的分子遺傳適應(yīng)機(jī)制和新陳代謝特征。低溫作為深海與極地的主要環(huán)境特征之一，生存于其中的低溫微生物的低溫適應(yīng)機(jī)制總結(jié)起來(lái)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：① 調(diào)節(jié)細(xì)胞膜膜脂的組成：膜脂中不飽和脂肪酸的增加會(huì)使脂類物質(zhì)的熔點(diǎn)降低，從而使細(xì)胞膜在低溫下保持良好的流動(dòng)性；此外，其他變化如脂肪酸鏈長(zhǎng)度的縮短、甲基分支的增加和環(huán)狀脂肪酸比例的減少等對(duì)維持細(xì)胞膜的流動(dòng)性均具有重要意義，如極地微生物的膜脂中含有自然界中不常見的高度不飽和的十八碳四烯酸。② 產(chǎn)生具有低溫催化活性的低溫酶：生物體內(nèi)的絕大多數(shù)生化反應(yīng)都是在酶的催化下完成的，因此酶的低溫催化活性也是低溫微生物耐冷的重要因素之一。低溫酶的低溫催化活性與酶蛋白的結(jié)構(gòu)更松散且更具柔性有關(guān)，低溫酶需要較少的活化能就能形成具有催化活性的構(gòu)象。③ 冷激蛋白：冷激蛋白（cold-shock protein，CSP）是細(xì)胞在受到低溫刺激時(shí)所產(chǎn)生的一系列低相對(duì)分子質(zhì)量的蛋白質(zhì)。低溫能增加DNA和RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的效率；CSP通過(guò)與RNA結(jié)合，阻止其穩(wěn)定二級(jí)結(jié)構(gòu)的形成，從而有效地保持基因表達(dá)的效率，維持正常的生理功能。

低溫不僅影響了微生物的生理活動(dòng)，而且也改變了其他的環(huán)境條件，如水黏度增加、無(wú)機(jī)鹽及有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物的溶解度降低、氣體溶解度增大和溶液pH增加等。適冷/嗜冷微生物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的進(jìn)化，形成了適應(yīng)這種低溫環(huán)境的獨(dú)特的生理代謝機(jī)制。