既然碘在自然界中并不富裕，那么为什么甲状腺激素一定要用碘来合成？_网络百科

关于进化为什么会选择某种微量元素参与生理活动，大致有这么几个思路：

虽然该元素在生态圈中并不富裕，但全体生物的总需求量也不高，通俗讲就是“说少不少，说多不多”
该元素在化学性质上有独到之处，而生物在进化的某个节点上正好利用了这个特点，于是在接下来的时间里就与该元素深度绑定，回不了头了

那么碘是什么情况？

一个值得注意的现象：人类饮食中大多数富含碘的食材都是海产品，事实上，其他很多微量元素，如锌、硒等也是如此

这不是偶然：陆地上的元素常常会在漫长的水文作用中被浸出、溶解，最后带入海洋。而碳氢氧氮磷硫氯在地表和空气中不但储量高，还有自己的一套循环机制，能借助大气环流回到陆地生态系；硅钙铁等则单纯通过自己在地壳中的丰度和低溶解度硬接上亿年的流水侵蚀

那微量元素呢？它们一般含量不高，也没有专门的气态化合物参与大气循环，于是乎就被一股脑涮进大锅汤里了。地表的碘元素丰度远不及海洋就大抵是这么个原因

这下事情有说法了：生命起源于海洋，所以碘元素参与代谢也应该是我们的祖先还在海洋里时开始的，而研究也显示海洋生物对碘的利用途径也比陆地生物更加多样化。进化学上，某个物种 / 基因 / 代谢路径的发源地往往具有更多样化的同类

那么碘通常是拿来干什么的？在一些藻类中，碘的干重占比可以达到夸张的 1～3%，胞内浓度是海水的 30000 倍，这恐怖的需求量很容易让人联想到产氧光合，因为氧气实在是种相当棘手的强氧化剂，而研究结果也证实了两者间的关联。现有理论认为，作为一种电子数较大的卤素，碘最初是在细胞中担任抗氧化剂的角色。这一应用在演化上已经有相当悠久的历史，最早可以追溯至 30 亿年前的大氧化事件；相比之下，花青素、过氧化氢酶等有机抗氧化剂的出现则要等到最近 1～5 亿年了

这种抗氧化剂甚至还有更暴力的用法：研究人员发现生活在海面的各种浮游生物会专门代谢产生挥发性的卤代烷，如果你对这个词有些陌生，那就想想氟氯烃，想想电冰箱。是的，光合生物再一次领先我们几亿年整出了凿空臭氧层来抗氧化这种绝活，幸运的是它们没成功。在所有卤代烃产物中，碘代烷占了大头，所以碘对海洋生物来说就跟盐巴一样可以随便挥霍

事实上，海水中的碘对于生物来说太多了，以至于各个门类都发展出了抑制或延缓碘吸收的负反馈调节机制，人体的碘阻滞效应（Wolff-Chaikoff effect，过量的碘抑制甲状腺激素合成的效应）可能就是那个时期遗留下的产物

不过说了那么多，这碘又是当盾扛又是当枪使，但那是藻类的事，朱门酒肉臭路有冻死骨，我们体内的碘是怎么变得那么精贵的呢？

应该说情理之中吗，甲状腺素的出现时间其实也相当早，而且海里的用法也没地上跑的那么谨小慎微——研究发现海绵和珊瑚虫会用甲状腺素作为建造外骨骼或骨针所需的硬蛋白(scleroproteins)原料，好家伙，石崇斗富是吧？

同时，我们还发现甲状腺素不是动物的专利，一些藻类也会生成甲状腺素和甲状腺激素，这时它们已经展现出作为信号分子的功能了——还记得中学课本上激素的特性吗？少量、高效、体液运输，这对我们这些大型动物尚且如此，那对于小型动物呢？细胞代谢率无节制飙高的结果是什么？

是的，包括甲状腺激素在内的很多动植物激素，其最初可能是以一类生化毒剂的形式介入动物体内的信号传导，这在今天也能看到类似的例子。控制合成甲状腺激素的基因可能经由基因水平转移等方式插入到其生效对象的基因组中，而当动物们的体型使其能够在一定程度上免疫甲状腺激素带来的负面影响时，它就有内化为一类起调节作用的信号分子的潜质了

有理论认为，碘乃至甲状腺素调控发育的角色始于鱼类的洄游行为。海水中的碘含量(60μg/L)在河口处断崖式下降(约 5μg/L)，上溯至内陆淡水则更低(低于 0.2μg/L)。而那些洄游至河流上游产卵的鱼类，其幼鱼刚孵化时身体各部位尚未发育，直到入海口处水体中的碘含量升高，才激活身体组织令其开始向成体转化。一些洄游鱼类为了使幼体在淡水中就开始发育，在消化道壁上进化出富集碘的泡，当自己产完卵壮烈成仁后，被分解的尸体强行提高了环境中的碘含量，而这些泡可能就是甲状腺的雏形。总而言之，很不幸地，当脊椎动物开始向陆地进军时，这套以碘 - 甲状腺素含量为基础的调控方案已经定型，改不了了

大马哈鱼就是一种典型的洄游鱼，每次迁徙后河道及两岸的碘含量都会迎来高峰 https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Chum_Salmon_heading_up_creek_wc189.jpg

真的改不了了吗？

之前说过，各种海生的植物与藻类会积累碘化物作为抗氧化剂，但当维管植物正式登上历史舞台时，它们也生产出了各种各样的有机替代品以适应陆地碘匮乏的条件，其中一部分就是我们熟知的维生素 A、E、C，另外就是写在护肤品成分表里抬身价的花青素、白藜芦醇之类的。所以在低碘环境中，一个甲状腺素的替代方案对动物而言也挺不错的不是吗？