Halófilo
Alta salinidade representa um ambiente extremo no qual relativamente poucos organismos têm sido capazes de se adaptar e sobreviver. A maioria dos organismos halofílicos e todos os organismos halotolerantes gastam energia para excluir o sal do seu citoplasma para evitar a agregação de proteínas (“salga para fora”). Para sobreviver às altas salinidades, os halofílicos empregam duas estratégias diferentes para evitar a dessecação através do movimento osmótico da água para fora do seu citoplasma. Ambas as estratégias funcionam através do aumento da osmolaridade interna da célula. A primeira estratégia é empregada pela maioria das bactérias halofílicas, algumas arcaicas, leveduras, algas e fungos; o organismo acumula compostos orgânicos no citoplasma-osmoprotectores, conhecidos como solutos compatíveis. Estes podem ser sintetizados ou acumulados a partir do ambiente. Os solutos compatíveis mais comuns são neutros ou zwitterionic, e incluem aminoácidos, açúcares, polióis, betaínas e ectoínas, bem como derivados de alguns destes compostos.
A segunda adaptação, mais radical, envolve a absorção selectiva de iões de potássio (K+) no citoplasma. Esta adaptação restringe-se à ordem bacteriana moderadamente halofílica Halanaerobiales, à família halofílica Halobacteriaceae, e à bactéria extremamente halofílica Salinibacter ruber. A presença desta adaptação em três linhagens evolutivas distintas sugere uma evolução convergente desta estratégia, sendo improvável que seja uma característica antiga retida apenas em grupos dispersos ou transmitida através de transferência maciça de genes laterais. A principal razão para isto é toda a maquinaria intracelular (enzimas, proteínas estruturais, etc.) deve ser adaptada a níveis elevados de sal, enquanto na adaptação do soluto compatível, pouco ou nenhum ajuste é necessário às macromoléculas intracelulares; de facto, os solutos compatíveis actuam frequentemente como protectores de stress mais gerais, bem como apenas osmoprotectores.
De notar em particular são os halófilos extremos ou haloarchaea (frequentemente conhecidos como halobactérias), um grupo de arquebactérias, que requerem pelo menos uma concentração de 2 M de sal e são normalmente encontrados em soluções saturadas (cerca de 36% p/v sais). Estes são os habitantes primários dos lagos salgados, mares interiores, e lagoas de evaporação da água do mar, tais como as salinas profundas, onde tingem a coluna de água e sedimentam cores brilhantes. Estas espécies muito provavelmente perecem se forem expostas a outra coisa que não seja um ambiente de muito alta concentração, condicionado pelo sal. Estes procariotas requerem sal para o crescimento. A elevada concentração de cloreto de sódio no seu ambiente limita a disponibilidade de oxigénio para a respiração. A sua maquinaria celular está adaptada às altas concentrações de sal, tendo carregado aminoácidos nas suas superfícies, permitindo a retenção de moléculas de água em torno destes componentes. São heterotrofos que normalmente respiram por meios aeróbicos. A maioria dos halofílicos é incapaz de sobreviver fora dos seus ambientes nativos com elevado teor de sal. Muitos halófilos são tão frágeis que, quando são colocados em água destilada, ladram imediatamente devido à alteração das condições osmóticas.
Halófilos utilizam uma variedade de fontes de energia e podem ser aeróbios ou anaeróbios; os halófilos anaeróbios incluem espécies fototróficas, fermentativas, redutoras de sulfatos, homoacetogénicas, e metanogénicas.
As Haloarchaea, e particularmente a família Halobacteriaceae, são membros do domínio Archaea, e compreendem a maioria da população procariótica em ambientes hipersalinos. Actualmente, 15 géneros reconhecidos estão na família. O domínio Bacteria (principalmente Salinibacter ruber) pode compreender até 25% da comunidade procariótica, mas é mais comummente uma percentagem muito mais baixa da população total. Por vezes, a alga Dunaliella salina também pode proliferar neste ambiente.
Foi isolada uma gama relativamente vasta de taxa dos tanques de cristalizadores de sal, incluindo membros destes géneros: Haloferax, Halogeometricum, Halococcus, Haloterrigena, Halorubrum, Haloarcula, e Halobacterium. No entanto, as contagens viáveis nestes estudos de cultivo têm sido pequenas quando comparadas com as contagens totais, e o significado numérico destes isolados tem sido pouco claro. Só recentemente se tornou possível determinar as identidades e abundâncias relativas de organismos em populações naturais, tipicamente utilizando estratégias baseadas em PCR que visam 16S pequenos genes de ácido ribonucleico ribossómico subunitário (16S rRNA). Embora comparativamente poucos estudos deste tipo tenham sido realizados, os resultados destes sugerem que alguns dos géneros mais prontamente isolados e estudados podem, de facto, não ser significativos na comunidade in situ. Isto verifica-se em casos como o género Haloarcula, que se estima constituir menos de 0,1% da comunidade in situ, mas aparece normalmente em estudos isolados.