Ces espèces proviennent d’environnements variés : de la mer, à proximité de sources hydrothermales sous-marines, mais aussi des sédiments, des glaces de l’Antarctique, des eaux saturées en sel (comme la Mer morte), des gisements pétroliers, etc.
Toutes les recherches menées sur les extrêmophiles, constituent autant de "mondes à découvrir", tous très prometteurs.
En terme de biodiversité d’abord, ces formes de vie, a priori "inimaginables", montrent que l’inventaire de toutes les espèces vivant sur terre n’est pas prêt d’être fini.
Par ailleurs, l’existence de ces micro-organismes relance les débats sur l’origine de la vie sur Terre, certains scientifiques formulant l’hypothèse d’une origine à haute température tandis que d’autres plaident pour d’autres conditions de milieu.
Par ailleurs, les micro-organismes extrêmophiles sont une illustration des capacités étonnantes d’adaptation du vivant, ce qui renforce l’hypothèse de formes de vie sur des planètes considérées jusqu’à présent impropres au déroulement de processus similaires .Un domaine de la biologie, appelé exobiologie, s’appuie notamment sur les particularités des micro-organismes extrêmophiles pour établir des modèles potentiels d’apparition de la vie sur les autres astres.
Les scientifiques commencent également à étudier une partie du monde vivant tout à fait surprenante : la biomasse souterrain. Il s’agit en fait des micro-organismes découverts dans les sédiments des plaques océaniques, au fond de la mer. Plus étonnant, les scientifiques continuent à découvrir des microorganismes vivants à mesure qu’ils explorent des zones plus profondes au delà du kilomètre sous le fond des océans.
Il est admis actuellement que les êtres vivants peuvent être classés en 3 domaines : les bactéries ou eubactéries, les archées ou archéobactéries et les eucaryotes.
Selon certains scientifiques, à chacun de ces taxons auraient pré-existé des virus. C’est pourquoi l’étude des virus des environnements extrêmes pourrait apporter des informations fondamentales sur les premières formes de vie.
L’étude de ces micro-organismes singuliers vient régulièrement enrichir et parfois bouleverser nos connaissances en matière de biodiversité ou d’écologie, nos notions communes d’évolution, ou encore celles relatives au métabolisme et à la physiologie. Ces domaines de recherche visent notamment à comprendre les mécanismes permettant à ces micro-organismes, non seulement de tolérer, mais de préférer des conditions de milieu telles que des températures de 100°C ou des pH de 0,5 ou 12 selon les espèces.
Les particularités des extrêmophiles offrent également des perspectives en termes d’applications biotechnologiques. Les protéines et les enzymes issues des extrêmophiles constituent en effet un marché en plein développement dans le domaine des biotechnologies et de la biocatalyse. Certaines molécules découvertes chez les alcalophiles sont par exemple, déjà utilisées dans la fabrication de détergents.