Los ancestros más primitivos de los peces aparecieron a principios de Cámbrico, tenían un cuerpo cilíndrico, con un sencillo sistema digestivo y con un cordón nervioso en posición dorsal sustentado por la notocorda. Todos los animales que evolucionaron a partir de estos, reciben el nombre de cordados.
Más tarde se desarrollan nuevas características, como la aparición de la cola y la agrupación de nervios en la parte frontal del cuerpo y la vesícula cerebral. Estas características identificaban a cefalocordados y vertebrados. Uno de los primeros géneros de cefalocordado de los que se tiene constancia es Pikaia, que vivió en Norteamérica hace 570 millones de años.
Entre finales del Cámbrico y el Ordovícico se han identificado los fósiles más primitivos con verdaderas características de peces: la aparición de vértebras y la separación del cráneo (las características más primitivas de los vertebrados).
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