生物毒素又称天然毒素，是指生物来源并不可自复制的有毒化学物质，包括动物、植物、微生物产生的对其它生物物种有毒害作用的各种化学物质。陈翼胜院士介绍说，人类对生物毒素的最早体验源于自身的食物中毒，据统计，由于食用真菌、植物和鱼贝等引起的食物中毒的发生率远远高于化学中毒。生物毒素离我们人类并不遥远，蛇类及其它动物咬伤仍然是热带和亚热带地区常见的中毒现象；随着人类对海洋生物利用程度的增长，海洋三大生物公害：赤潮、西加中毒和麻痹神经性中毒的发生率有日趋增加的趋势；黄曲霉毒素、杂色曲霉毒素等对谷类的污染，玉米、花生作物中的真菌霉素等都已经证明是地区性肝癌、胃癌、食道癌的主要诱导物质；现代研究还发现自然界中存在与细胞癌变有关的多种具有强促癌作用的毒素，如海兔毒素等。生物毒素除以上对人类的直接中毒危害以外，还可以造成农业、畜牧业、水产业的损失和环境危害，如紫茎泽兰等有毒植物对我国西部畜牧业的危害和赤潮对海洋渔业造成的损失等。

由于生物毒素的多样性和复杂性，许多生物毒素还没有被发现或被认识，因此时至今日，生物毒素中毒的救治与公害防治仍然是世界性的难题。另一方面，人们通过长期的实践和研究发现，由于各种生物毒素以多种方式参与生命系统和生命过程，并产生各类不同的致死或毒害效应，因此生物毒素同样也为生物学、化学、医药学等生命科学研究提供了丰富的物质基础，人类已有可能通过先进的技术手段使生物毒素变“有毒”为“有益”，让生物毒素真正造福于人类的健康。　

生物毒素是自然界一种重要的生命现象，是自然界有特殊意义的进化结果，生物毒素中蕴涵有大量的奇妙而复杂的重要生物学信息，是人们探讨生命现象的重要工具，陈翼胜院士认为，将生物毒素单纯视为一类化学毒物并不符合实际。在生命化学研究中，生物大分子结构、功能与组装是前沿核心问题之一，而生物毒素正是研究酶、受体、离子通道等生物大分子的最有效工具。生物毒素常以某种高特异性的作用方式作用于特定的靶分子，因此，利用生物毒素不仅可以鉴定和分离这些物质，而且可以探索其作用方式与生理机制。在这方面，科学家们已经利用河豚毒素、乌头碱等一系列天然毒素搞清楚了钠离子通道和多种通道亚型的功能及作用位点，基本阐明了其调控机制。此外，在立体化学、多肽与蛋白质化学等生命科学的研究中，一些具有复杂立体结构的毒素，如刺尾鱼毒素等的合成都是有机合成化学中可以与维生素B12合成相媲美的重大成就。

在化学生物学、化学生态学等的研究方面，生物毒素也正在显示出越来越重要的作用。如在化学生物学的研究中，人们以蝰蛇毒素为工具研究血友病的过程，发现了可活化凝血因子Ⅹ的酶系，成功地阐明了凝血机制中一系列内因性和外因性因子的作用，证实凝血作用是一个多因子梯次性激活过程的凝血瀑布学说。化学生态学认为，生物物种之间的化学生态作用是普遍现象，化学防御机制是保持生物物种分布平衡的基本因素。微生物、植物、无脊椎动物等低等生物在生态关系中属于下位生物，往往是产生生物毒素的主要物种；许多在生物链中作为转载者的物种也会含有丰富的毒素，它们从下位生物摄取毒素并可储留、浓集毒素而转化为自身的防御物质，以应付其上位捕食者；而处于上位的捕食者也常利用自身的多种毒素成份和毒液去猎取食物。以生物毒素研究为基础的化学生态学将有助于人类破解纷繁多样的大千世界生命之谜。