Sistem imun
Evolusi sitem imun adaptif terjadi pada nenek moyang vertebrata berahang. Banyak molekul klasik pada sistem imun adaptif (seperti antibodi dan reseptor sel T) hanya dimiliki vertebrata berahang. Namun, molekul berbeda yang berasal dari limfosit ditemukan pada vertebrata tak berahang primitif, seperti ikan lamprey dan remang. Hewan tersebut memiliki sejumlah molekul disebut reseptor limfosit variabel (VLR), mirip reseptor antigen pada vertebrata berahang, yang dihasilkan dari sejumlah kecil satu atau dua) gen. Molekul tersebut dipercaya berikatan pada patogen dengan cara yang sama dengan antibodi dan dengan tingkat spesifisitas yang sama.
Paleozoikum
Sebuah fitur penting dari kehidupan Paleozoikum adalah kemunculan berlimpah tiba-tiba dari hampir semua invertebrata filum hewan di awal Cambrian. Vertebrata pertama kali muncul dalam bentuk ikan primitif, yang sangat beragam di periode Silur dan Devon. Hewan pertama untuk menjelajah ke lahan kering adalah arthropoda. Beberapa ikan memiliki paru-paru, dan sirip kuat tulang yang juga bisa merangkak ke darat. Tulang di sirip mereka akhirnya berkembang menjadi kaki dan mereka menjadi tetrapoda pertama. Amfibi adalah tetrapoda dominan hingga pertengahan Carbonivera, ketika perubahan iklim mengurangi keanekaragaman mereka. Kemudian, reptil berlimpah dan terus meningkat dalam jumlah dan jenis oleh Permian akhir.