Metals are among the most prevalent substances released into the environment that have a profound effect on living organisms. Chronic environmental exposures usually exert a continuum of biological responses across levels of biological organization, ranging from alterations in molecules, compromising individual health and putting ecosystem integrity at risk. Such scenarios have triggered the research to establish "early-warning" signals, or "biomarkers", reflecting the adverse biological responses towards environmental pollution. In this review, we assess the different types of biomarkers most used to analyze environmental metal pollution across all levels of biological organization and in each section representative examples in human and animal species and/or wild populations are given. Also, the "omics" approach is described and how these novel technologies are reinventing the field of toxicology, providing "molecular signatures" of exposure, enabling a more robust risk assessment than has ever been achieved previously. Finally, conclusions and suggestions are given, highlighting why future efforts must focus on integrating biomarker response across levels of biological organization, which integrate realistic exposures using multi-species and multiple-biomarkers with prognostic value to resolve or at least have a closer insight into complex environmental problems.
Los metales se incluyen dentro de las substancias más persistentes emitidas al ambiente, los cuales tiene efectos importantes sobre los seres vivos. La exposición ambiental crónica a los metales generalmente resulta en un continuo de respuestas biológicas que se da en todos los niveles de organización biológica. Estas respuestas pueden observarse desde alteraciones a nivel molecular, comprometiendo la salud del individuo, hasta poner en riesgo la salud del ecosistema. Lo anterior ha impulsado la investigación científica para establecer "señales tempranas de alerta" mediante el uso de "biomarcadores", los cuales reflejen los efectos biológicos adversos producidos por los contaminantes ambientales. En este trabajo se revisan los biomarcadores más utilizados para estudiar la contaminación ambiental producida por metales, en todos los niveles de organización biológica y en cada sección se dan ejemplos representativos en humanos, especies animales y poblaciones silvestres. Además, se describe desde la perspectiva de las ciencias ómicas, como estas metodologías han reinventado el campo de la toxicología, proporcionando "huellas moleculares" de exposición, permitiendo así un análisis de riesgo más robusto el cual no se había alcanzado antes. Finalmente, se dan conclusiones y sugerencias resaltando la razones de por qué los esfuerzos futuros deben enfocarse en la integración de las respuestas proporcionadas por los biomarcadores en todos los niveles de organización biológica, que consideren exposiciones más apegadas a la realidad, mediante diseños experimentales más rigurosos utilizando multiespecies y multibiomarcadores con valor predictivo para resolver, o entender mejor los problemas ambientales complejos.
