Permafrostböden, sogenannte Cryosole, sind die meiste Zeit des Jahres bis an die Bodenoberfläche dauergefroren und nur während der relativ kurzen Vegetationsperiode des arktischen Sommers oberflächennah aufgetaut (active layer). Permafroststandorte können durch eine starke Mikroreliefbildung (Frostmuster) aufgrund von kryopedogenen Prozessen überprägt sein. Sie können durch Eis zementiert oder trockener sein, wenn nicht ausreichend Porenwasser vorhanden ist. Eisreiche Permafrostsedimente enthalten ungeforene Bodenlösungen, die die kryogenen Prozesse vorantreiben. Cryosole zeigen extreme Temperatur- und Feuchtegradienten sowie starke Schwankungen in ihrem chemischen Potential der Bodenlösung. So kann die Temperatur in der obersten Zone der Kryolithosphäre (active layer und Permafrost) zwischen -60 °C und +30 °C schwanken. Diurnale und saisonale Variationen der Bodentemperatur im Permafrost beeinflussen lebensbestimmende Faktoren wie die Verfügbarkeit von Wasser, die Druckverhältnisse im Porenraum und die Nährstoffverfügbarkeit. Temperatur und verfügbare Wassergehalte sind somit die wichtigsten Faktoren, die die Aktivität und die Überlebensfähigkeit von Mikroorganismen in extremen Habitaten - wie eisreichen Permafrost - bestimmt.
Im Rahmen deutsch-russischer Verbundprojekte werden die Prozesse der mikrobiellen Methanbildung (Methanogenese) und Methanoxidation hinsichtlich der Methanflüsse in Cryosolen untersucht. Dabei zeigen Feldmessungen der in-situ-Aktivität, daß deutliche Methanbildung auch bei niedrigen Temperaturen zwischen 0,6 °C bis 1,2 °C in den Lagen oberhalb der Permafrost-Tafel (permafrost table) abläuft. Tiefenprofile der Methanbildungraten in Abhängigkeit von der Bodentemperatur verschiedener Cryosole lassen vermuten, daß die Methanbildung weitestgehend unabhängig von der in-situ-Temperatur zu sein scheint. Daher ist es möglich, daß im Permafrost eine methanogene Mikroflora existiert, die an die niedrigen in-situ-Temperaturen angepaßt ist. In weiterführenden Laborversuchen konnte Methanbildung auch bei moderaten Minustemperaturen (bis -3 °C) nachgewiesen werden.
Frühere Untersuchungen verschiedener Autoren gaben die niedrigste Wachstumstemperatur für Bakterien mit -11°C an, während die niedrigste Temperatur für reine Enzymaktivitäten dagegen -25 °C betrugen. Im Bereich der Methanogenese gibt es bisher erst ein Isolat, das durch psychrophile Eigenschaften charakterisiert ist.
Mittels Kältekammer- und Laborversuchen mit Reinkulturen methanogener Bakterien soll weiterer Aufschluß über die physiologische Anpassungsfähigkeit und ökologische Bedeutung dieser sehr ursprünglichen Bakterien (Archaea) für den terrestrischen Permafrost gewonnen werden. Die Erkenntnisse aus dem Permafrost liefern Daten zur Abschätzung möglicher Lebensnischen und möglicher Überlebensstrategien in extraterrestrischen Habitaten.