Chez la Caulerpa taxifolia, les chercheurs ont découvert 9 substances toxiques (terpènes), parmi lesquelles la caulerpényne, de formule brute C21H26O6, est majoritaire. Elle représente 0,1 a 13% du poids sec chez la souche méditerranéenne de la Caulerpa taxifolia et seulement 0,1 à 2% chez les souches tropicales. L’ensemble des autres métabolites secondaires minoritaires représente un peu moins de 0,004% du poids sec de l’algue en Méditerranée. Ces métabolites ne doivent toutefois pas être négligés ; ils peuvent en effet agir de façon spécifique a de faibles doses et/ou agir de manière synergique.

On n’observe jamais de concentrations aussi élevées chez ses congénères des mers tropicales. Ces toxines rendent l’algue impropre à la consommation pendant la plus grande partie de l’année et leur diffusion peut empêcher le développement des œufs, spores et micro-organismes situés à proximité ou au contact des frondes.

Pour tester la toxicité d’une substance, des « modèles » expérimentaux sont utilisés (cellules ou organismes vivants), sur lesquels la réponse aux composés chimiques (à différentes doses) est testée. Certains de ces modèles ont été adoptés par l’ensemble de la communauté scientifique afin de comparer les substances toxiques, naturelles et artificielles, de manière standardisée.

D’autres sont spécifiques au milieu marin.

La caulerpényne et les autres toxines présentent des effets antibactériens, antiviraux, antifongiques, cytotoxiques, ichtyotoxiques, répulsifs et inhibent l’activité de certaines enzymes.

Elles sont notamment actives sur les fibroplastes de hamsters et de souris, dont elles inhibent la division des cellules (mitose) a un stade très précoce.

De plus, la sensibilité de différentes souches de bactéries marines aux effets toxiques des métabolites secondaires conduit a une importante modification des populations de bactéries dans les sites colonises.

De même, il a été démontré que certains ciliés sont sensibles à faible dose à différents terpènes.