鱼类的直接祖先目前尚无化石证据,因此鱼类的起源只能追溯到奥陶纪以前生活过的原始有头类。它们的后裔分支发展为无颌的甲胄类和有颌的鱼类。鱼类的化石最早发现于志留纪末期,主要是盾皮鱼(Placodermi)和棘鱼(Acan-thodii)两类。盾皮鱼类是一个种类繁多的类群,它代表着有颌类发展的早期阶段。体外被有盾甲,有典型的下颌和与头骨愈合在一起的上颌,有成对鼻孔,偶鳍和歪型尾,骨骼为软骨。它是志留纪与泥盆纪时期,沿着和早期的鲨类与硬骨鱼类不同的进化路线发展起来的,随着泥盆纪的结束而退出历史舞台。棘鱼是另一支古老的鱼类,一般体小而呈纺锤型,有歪形尾和发育较好的偶鳍,头部已无沉重的盾甲,代之以体表覆盖的菱形骨质小鳞。一些早期的种类,在胸、腹鳍之间还存在着一列小鳍,被认为是连续鳍褶断裂后的残余,为偶鳍产生的过渡形式。棘鱼被认为接近硬骨鱼类的祖先,而盾皮鱼类则是软骨鱼类的近亲。现代生存的软骨鱼类和硬骨鱼类,早在泥盆纪有化石记录开始就各自走上了自己的发展道路,两者间的亲缘关系是比较远的。
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