Bakterier, arkebakterier, aktinobakterier, blågrønnbakterier, alger (algegift), sopp (mykotoksiner), planter (plantetoksiner) og dyr (zootoksiner (slangegift, fisk, amfibier, insekttoksiner)), kan inneholde stoffer som er giftig for andre organismer og blir brukt i kjemisk forsvar. Toksikologi befinner seg i grenseland mellom fagene biologi, kjemi, biokjemi, medisin og farmasi. Naturlige toksiner er proteiner, peptider, enzymer og andre kjemiske stoffer som binder seg til reseptorer som påvirker ionekanaler og cellulære signalveier. Toksin-antitoksinsystemer.
Theophrastus Phillipus Auroleus Bombastus von Hohenheim (1493–1541) kalt Paracelsus ansees for å være grunnlegger av faget toksikologi med Sola dosis facit venum. Dosen avgjør giftigheten.
Effektene av giftige tungmetaller (kvikksølv, kadmium, arsen, bly), dioksiner, polyklorerte befenyler (PCBer), ftalater, pesticider brukt i landbruket og sprøytemiddelrester i jord, grunnvann, vann og vassdrag, avlusingsmidler i lakseoppdrett, flyktige organiske forbindelser (VOC), legemidler, rengjøringsmidler (detergenter), industrikjemikalier, mikroplast og andre forurensninger i atmosfære, jord eller vann.
Økotoksikologi
Økotoksikologi er studiet av fremmedstoffer (xenobiotika og miljøgifter) i individer og populasjoner i akvatiske og terrestriske økosystemer og biosfæren. Hvordan miljøgifter påvirker organismene som lever der og bidrar til stress, redusert veskt og reproduksjon eller endret atferd og eventuell død. Omhandler opptak, transport og bioakkumulering av giftstoffer og pesticider i næringskjedene. Trofiske nivåer og predator-byttedyreffekter.Ufører miljøovervåkning og utvikler økotoksikologiske testsystemer.
Økotoksikologi er en ung faglig disiplin med start ca. 1969.Rachel Carsons bok Den tause våren (The Silent Spring) fra 1962 viste hvordan DDT, kvikksølvbeiset såkorn og andre plantevernmidler påvirket fuglenes reproduksjon og overlevelse, noe som bidro til etablering av faget økotoksikologi og starten på miljøbevegelsen.
Historien om DDT
Den sveitsiske kjemikeren Paul Hermann Müller (1899-1965) fikk nobelprisen i fysiologi eller medisin i 1948 «for hans oppdagelse av det høyeffektive DDT som kontaktgift mot flere artropoder». Diklor-difenyl-trikloretan (DDT) påvirket nerveimpulser og drepte insekter (insekticid) som spredte malaria og lusoverført tyfus. DDT virker ved å åpne spenningsregulerte natriumkanaler i nevroner som gir kontinuerlig avfyring av nerveimpulser. DDT drepte også nytteinsektene. DDT og metabolismeprodukter, spesielt DDE akkumulerte i rovfugl på toppen av næringskjedene og ga tynne eggeskall som knuste under rugingen. DDE hemmer bl.a. kalsium-ATPase (Ca2+-ATPase) som deltar i overføring kalsiumkarbonat fra blodet til eggeskallkjertlene. Noen insekter utviklet DDT-resistens via mutasjoner i genet for natriumkanalene, samt via oppregulering av genet for cytokrom P450 som gir økt metabolisering av DDT. DDT ble brukt i landbruket fra 1950-1980. Rachel Carons bok Den tause våren (The silent spring (1962)) tok opp miljøkonsekvensene av langvarig brukt av DDT. Boka ga starten til miljøbevegelsen. DDT var egentlig en blanding av flere kjemisk orto- og para-isomere, samt inneholdt forurensninger med DDE (diklordifenyldiklorfetylen) og DDD (diklordifenyldikloretan). DDE og DDE finnes også som metabolske nedbrytningsprodukter fra DDT Bruk av DDT ble formelt bannlyst ved Stockholmkonvensjonen om persistente organiske forurensninger (POP). DDT er fettløselig, akkumulerer i næringskjeder, akkumulerer i jord og sedimenter og kan ha lang halveringstid. DDT i vann fester seg til organiske partikler i vannet som blir tatt opp av akvatiske organismer. DDE kan også virke som androgenreseptor antagonist og påvirke balansen av kjønnshormoner.
DDT var et svært effektivt insektisid og er blitt forsøkt erstattet av organofosfater e.g. malathion og karbamatinsektisider e.g. bendiocarp eller pyretroider e.g. deltametrin. I alle tilfeller utvikles resistens som et resultat av Darwin-Wallace evolusjonsteori når man legger et selektivt press på en populasjon.