柏克萊加大的遺傳學和發育學教授Mike Levine說道，海鞘在生物學家心中享有特別的地位，因為它提供了無脊椎動物和脊椎動物的演化聯系。當妳看到其成體時，會以為那是簡單的動物，亞裏士多德就以為它是軟件動物，但當妳看到其胚胎發育，它顯然是復雜的高等動物，俄國生物學家Alexander Kowalevsky就認出了其幼蟲尾的脊索。它們是我們很古老的表親。
五億多年前，動物開始快速演化，成為三、四十個體制相異的門類，至今現生的動物界可以劃分為35個門。其中不具有脊椎（或脊索）的34個門統稱為無脊椎動物，而剩下的就是脊索動物門了。脊索動物有四個主要***同特征：脊索（notochord）、背部中空的神經索（dorsal，hollow nerve cord）、咽裂（pharyngeal slit）和肛門後肌肉質的尾部（muscular postanal tail）。脊索動物又分為三個亞門：壹是頭索動物亞門（Cephalochordata），又稱無頭類（Acrania），以文昌魚為代表；二是尾索動物亞門（Urochordata），又稱被囊類（Tunicata），例如海鞘，這兩類都是原始的脊索動物，不具有脊椎；第三個就是我們最熟悉的有頭類（Craniata）之壹的脊椎動物亞門（Vertebrate），包括魚類、兩生類、爬蟲類、鳥類和哺乳類。
但脊椎動物卻走上了另壹條不同的路子，與頭索動物及尾索動物相較，脊椎動物的神經系統前端特化成復雜的腦，以及與腦相關聯的感覺器官，如眼、耳、鼻等，對環境有更靈敏的反應能力；運動器官也更精巧，以配合感覺器官的改變；大腦外有顱骨保護、脊索演變為分節的脊椎、內骨骼保護著體內器官，這些特征都使得脊椎動物比其它脊索動物更具環境適應力，使得脊椎動成為脊索動物這壹門中，種類和數量最發達的壹支。
化石記錄顯示，公認最早出現的脊椎動物是4.75億年前的奧陶紀的介皮類（Ostracoderms），它們在海洋中行底棲生活，身披厚重的外骨骼，沒有上下頷，也沒有胸鰭、腹鰭等可活動的偶鰭。與介皮類親緣關系最接近的脊椎動物是無頜綱（Agnatha）的盲鰻（Hag fishes）及八目鰻（lampreys），它們的脊椎還是軟骨質，是相當原始的脊椎動物。
到了3.95億年前的誌留紀（Silurian）末期，地球上出現了壹群具有上下頷的魚類，這是壹項極重大的變革，使原本行過濾生活的脊椎動物成了活潑的獵食者，同時也演化出了可活動的偶鰭，使得活動更靈活。這些魚類包括已滅絕的盾皮類（Placodermi）、部分現生的軟骨魚類（Chondrichthyes），如鯊魚、魟等，以及在現代海洋及淡水中稱霸的硬骨魚類（Osteichthyes）。硬骨魚類的其中壹支又慢慢往陸地發展，演化成了今天陸地上的各種脊椎動物。
過去許多動物學家認為脊椎動物的祖先很有可能是演化自尾索動物。海鞘的成體雖然沒有明顯的脊索，但是其幼蟲的尾部卻明顯地帶著壹根脊索。有人認為在寒武紀早期，尾索動物的幼蟲發生了幼體生殖（paedogenesis）的現象，其生殖器官在變態之前就成熟了。經過了天擇，尾索動物的幼蟲發展出了分節的肌肉和強壯的骨骼來支撐身子，並且因為頭的形成對適應環境有相當的優越性，就演化出了帶頭和內骨骼的脊椎動物。
美國能源部附屬基因組研究所所長Eddy Rubin認為雖然它們和我們外觀大不像，但是還是有許多特征同脊椎動物是相同的。通過基因組的比較，我們可以在分子的層次上了解與對方的關系，並且研究這些相似的系統和基因是如何從五億多年前的***同祖先演化而來的。
身為尾索動物的海鞘分布在世界上各淺海中。桶狀的海鞘附著在巖石、防波堤、船舶和海底，並利用籃狀濾食器濾食浮遊生物。海鞘卵受精壹天後就發育成只有2500個細胞的小幼蟲，不久後就找個地方定居下來變態成為成體。
海鞘的基因組由160萬個堿基組成，大約只有人類的20分之壹，只有最小基因組脊椎動物河豚的壹半。其中100壹17萬個堿基組成約有16000個基因，有八成在人類和其它脊椎動物中也可找到。不過其基因數只有人類的壹半。美國能源部附屬基因組研究所的計算基因組學主任Daniel Rokhsar說道，海鞘基因組會如此苗條的原因是，大部分在脊椎動物中有好幾個備份的基因，在海鞘中卻只有壹份，而多出來的備份可能會突變掉或消失，或者演化成負責其它功能。從海鞘基因組中，我們可以看出人類這系譜中的新進展，例如有些特定的免疫系統和神經系統基因在海鞘就找不到，這顯然是脊椎動物的新設備。脊椎動物的復雜性也可能是從大量的基因復制而產生的。
海鞘沒有許多決定脊椎動物身體結構的重要Hox基因。有壹些Hox基因單獨存在，另壹些卻消失了。然而海鞘也有類似於脊椎動物的感光基因，和其它形成心臟和甲狀腺的基因。但是海鞘利用血藍蛋白，而非紅血球來運送氧氣，並且缺少制造膽固醇和組織胺的基因。在某些方面，海鞘和細菌、真菌和植物的相似度比和脊椎動物還來得高：制造纖維膜以支持進食吸管的基因，就和制造纖維素的基因很類似，這樣的基因在其它動物是找不到，有可能是從植物等水平基因轉移來的。
Levine就認為海鞘基因組的分析結果和1871年達爾文在《人類的起源》（The Descent of Man）壹書中的主張完全吻合，達爾文主張脊椎動物和海鞘有***同祖先，而壹支演化成海鞘，另壹支在脊椎動物綱開花結果。