在动物王国中，甲状腺激素(Thyroid Hormones, THs)如同生命的指挥家，精准调控着生长发育与新陈代谢的节律。虽然科学家们早已揭示脊椎动物中甲状腺激素的合成奥秘——其关键在于甲状腺球蛋白(Thyroglobulin, TG)这一蛋白前体，但无脊椎动物是否具备类似的激素生成能力，始终是进化生物学领域悬而未决的谜题。这一知识鸿沟主要源于在无脊椎动物世界中长期未能发现TG蛋白的真正"亲属"（直系同源物）。
近日，一项发表于《Nature Communications》的研究突破了这一认知边界。研究者将目光投向海洋中的古老生物——柄海鞘(Styela clava)。这种属于尾索动物亚门的基干脊索动物，在生命进化树上占据着连接无脊椎动物与脊椎动物的关键位置，是探索甲状腺激素合成机制起源的理想"活化石"。
为了解开这一进化谜题，研究团队采用免疫沉淀-质谱(IP-MS)技术结合系统进化分析与表达谱研究，成功从柄海鞘中捕获到一个功能性的TG样蛋白（命名为ScTG-like）。体外碘化实验证明，ScTG-like确实能够为甲状腺激素合成提供必需的激素生成位点。当研究人员在活体中使用基因敲低技术降低ScTG-like的表达后，柄海鞘幼虫体内的甲状腺激素水平显著下降，其从幼虫到成体的变态过程也受到明显阻碍。更有趣的是，他们在幼虫躯干部发现了一种内陷的滤泡样结构，这个结构被ScTG-like蛋白填充，被证实是甲状腺激素合成与储存的"微型工厂"。
通过对ScTG-like及其他两侧对称动物门类中预测的TG样蛋白进行结构比对，研究提出了一个颠覆性的观点：内源性甲状腺激素合成能力可能是所有两侧对称动物共有的祖先特征（祖征）。这意味着，制造甲状腺激素的能力可能早在数亿年前两侧对称动物共同祖先时期就已经出现，而非脊椎动物独有的"发明"。
这项研究不仅首次在脊椎动物之外鉴定出功能性甲状腺激素合成前体，更重新描绘了甲状腺激素合成机制的进化图谱，为理解内分泌系统的起源与演化提供了关键证据。
关键技术方法：
本研究采用免疫沉淀-质谱(IP-MS)技术从柄海鞘样本中鉴定TG样蛋白，通过体外碘化实验验证其激素合成功能，利用体内基因敲低技术分析蛋白功能，结合系统进化分析探讨蛋白进化关系，并采用组织学方法观察激素合成场所。
研究结果：
蛋白鉴定与特征分析
通过免疫沉淀-质谱技术成功从柄海鞘中分离鉴定出ScTG-like蛋白。系统进化分析表明该蛋白与脊椎动物TG具有同源性，表达谱显示其在幼虫发育关键期特异性高表达。
功能验证实验
体外碘化实验证实ScTG-like能够提供甲状腺激素合成的激素生成位点。体内基因敲低实验表明，降低ScTG-like表达会导致甲状腺激素水平显著下降，并抑制幼虫变态过程。
合成场所定位
在幼虫躯干部发现内陷的滤泡样结构，该结构沉积有ScTG-like蛋白，被确定为甲状腺激素合成与储存的具体场所。
进化意义分析
对ScTG-like及跨两侧对称动物各门类的预测TG样蛋白进行结构比较，发现这些蛋白在关键结构域上具有保守性，提示甲状腺激素合成能力可能是两侧对称动物的祖先特征。
研究结论与讨论：
本研究首次在脊椎动物外的基干脊索动物柄海鞘中鉴定出功能性甲状腺激素合成前体蛋白ScTG-like，证实其具备激素生成能力并定位其合成场所。这一发现填补了无脊椎动物甲状腺激素合成机制的知识空白，将甲状腺激素合成能力的进化历史向前推至两侧对称动物共同祖先时期。研究提出的"内源性甲状腺激素合成是两侧对称动物祖先特征"的观点，为理解内分泌系统的起源与演化提供了全新框架，对进化发育生物学和比较内分泌学领域具有里程碑意义。该成果不仅重新定义了甲状腺激素合成机制的进化路径，更为研究激素系统在动物多样性形成中的作用提供了重要启示。
