The Diverse Mechanisms that Animals Use to Resist Toxins

Rebecca D. Tarvin, Kannon C. Pearson, Tyler E. Douglas, Valeria Ramírez-Castañeda, M. Navarrete
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Abstract

Biological toxins are entrenched within ecosystems. Thus, animals are often exposed to such toxins, and how they adapt can be a key determinant of their evolutionary trajectories. In this review, we provide an overview of the diversity of toxin resistance mechanisms, with a focus on animals that sequester toxins from their diet and their natural predators and parasites. We propose a structured framework in which to study toxin resistance by recategorizing and reorganizing known mechanisms into avoidance, metabolism, and target categories. Then, using this framework, we review evidence regarding how animals resist four widely studied compounds: tetrodotoxin, batrachotoxin, cardiac glycosides, and pyrrolizidine alkaloids. Based on the available data, we conclude that toxin resistance and sequestration are interrelated from both ecological and evolutionary perspectives. To conclude, we highlight open questions regarding toxin resistance and review its importance as a field. En los ecosistemas las toxinas de origen biológico son componentes intrínsecos. Por esta razón, los animales se ven expuestos frecuenciamente a dichas toxinas y la forma en que se adaptan puede ser un factor que determina su trayectoria evolutiva. Esta revisión ofrece una visión general de la diversidad de mecanismos de resistencia a toxinas, centrándose en animales que secuestran toxinas de su dieta y en sus depredadores y parásitos naturales. En este texto se propone un marco estructural para estudiar la resistencia a toxinas mediante la recategorización y reorganización de mecanismos conocidos en categorías de: evación, metabolismo y moléculas diana. A continuación, utilizando este marco, revisamos la literatura científica en busca de evidencia sobre cómo los animales resisten a cuatro compuestos ampliamente estudiados: tetrodotoxina, batracotoxina, glucósidos cardíacos y alcaloides de pirrolizidina. A partir de los datos disponibles, llegamos a la conclusión de que la resistencia y la retención de toxinas están interrelacionadas tanto desde el punto de vista ecológico como evolutivo. Por último, destacamos algunas preguntas abiertas en torno a la resistencia a las toxinas y resaltamos su importancia como campo de estudio en el futuro. Expected final online publication date for the Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, Volume 54 is November 2023. Please see http://www.annualreviews.org/page/journal/pubdates for revised estimates.
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动物抵抗毒素的多种机制
生物毒素在生态系统中根深蒂固。因此,动物经常暴露在这样的毒素中,它们如何适应可能是它们进化轨迹的关键决定因素。在这篇综述中,我们概述了毒素抗性机制的多样性,重点介绍了从食物、天敌和寄生虫中吸收毒素的动物。我们提出了一个结构化的框架,通过将已知机制重新分类和重组为避免,代谢和目标类别来研究毒素抗性。然后,使用这个框架,我们回顾了关于动物如何抵抗四种广泛研究的化合物的证据:河豚毒素,蝙蝠毒素,心脏苷和吡咯利西啶生物碱。根据现有的数据,我们得出结论,从生态学和进化的角度来看,毒素抗性和隔离是相互关联的。最后,我们强调了关于毒素抗性的开放问题,并回顾了其作为一个领域的重要性。En los ecosistemas las toxinas de origen biológico son components intrínsecos。在巴西razón,许多动物甚至可以通过一种特殊的形式来表达对毒素的频繁吸收,这种形式是一种适应性的反应,这种反应是一种决定进化进程的因素。Esta revisión ofrece una visión general de la diversidad de mecanmos de resistencia a toxin, centrándose动物对毒素的抗性是由动物对毒素的抗性是由动物对毒素的抗性是由parásitos natural ales产生的。在此基础上,研究人员研究了一种新的生物结构:抗毒素和毒素的中间途径:recategorización和reorganización; conocidos的机制:categorías和evación;代谢:molacculas diana。A continuación,利用este marco,修正文献científica en busca de证据sobre cómo los动物对curo计算机的抗性:河豚毒素,batracotoxina, glucósidos cardíacos y alcaloides de pirrolizidina。一组数据的可弃性,legamos A la conclusión de que la resistance通过retención de毒素están相互关系和tanto de el punto de vista ecológico共同进化。穷人último, destacamos algunas preguntas abiertas的研究结果表明,这些研究结果对生物毒素的抗性和毒性具有重要意义。预计《生态、进化和分类学年度评论》第54卷的最终在线出版日期是2023年11月。修订后的估计数请参阅http://www.annualreviews.org/page/journal/pubdates。
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期刊介绍: The Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics is a scholarly publication that has been in circulation since 1970. It focuses on important advancements in the areas of ecology, evolutionary biology, and systematics, with relevance to all forms of life on Earth. The journal features essay reviews that encompass various topics such as phylogeny, speciation, molecular evolution, behavior, evolutionary physiology, population dynamics, ecosystem processes, and applications in invasion biology, conservation, and environmental management. Recently, the current volume of the journal transitioned from a subscription-based model to open access through the Annual Reviews' Subscribe to Open program. Consequently, all articles published in the current volume are now available under a CC BY license.
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