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Hace unos 350 millones de años había ya suficiente desarrollo de la vegetación en tierra firme como para hacer posible que algunos grupos de invertebrados colonizaran el medio terrestre. También en esta época empezaron a aparecer los primeros grupos de invertebrados, a partir de grupos primitivos de equinodermos o antepasados de éstos. Ésta teoría se basa en el parecido que existe entre los primeros estados de desarrollo embrionario en los grupos de equinodermos y cordados.
La característica que proporciona el nombre a los cordados es la presencia de un endoesqueleto rígido, la notocorda.
En los cordados primitivos, llamados procordados, ésta se mantiene, mientras que en los más evolucionados queda sustituida por una estructura rígida que engloba el sistema nervioso original, la columna vertebral. Estos cordados reciben el nombre de vertebrados.
Los procordados más típicos son las ascidias, pequeños organismos en forma de barril que viven en el fondo de los océanos y cuyo aspecto recuerda más a un pólipo que a un vertebrado.
Aunque en un principio parece muy improbable que exista algún parentesco evolutivo entre estos procordados primitivos y los vertebrados, hoy se sabe que aquéllos representan el nexo de unión entre vertebrados e invertebrados.
Los primeros invertebrados se originaron por el mantenimiento de los caracteres de las larvas de animales que vivían fijos (procordados). Aparecieron hace unos 500 millones de años y llevaban una vida muy activa; esto determinó una estrecha relación con el medio, que se vio favorecido por el desarrollo de los órganos de los sentidos y del sistema nervioso. También fue fundamental la aparición de una estructura rígida interna que les servía de soporte y facilitaba su movimiento: la columna vertebral.
El grupo de los peces es el más primitivo dentro de los vertebrados. Aparecieron en agua dulce, y su alimentación era muy semejante a la de los anfioxos. Pero debido a un cambio climático importante, muchas lagunas se secaron, lo que favoreció la proliferación de los peces capaces de respirar, al menos en alguna fase de su vida, el oxígeno atmosférico. Nace así un nuevo grupo los anfibios, que aún no se han independizado totalmente del medio acuático.
Los reptiles procederían de un determinado grupo de anfibios. El grupo de los reptiles produjo hace unos 175 millones de años una gran variedad de especies de gran tamaño conocidas con el nombre genérico de dinosaurios. Éstos llegaron a predominar durante esta época, colonizando todo tipo de medios. Pero por causas que todavia no se pudieron determinar, los dinosaurios se extinguieron hace unos 65 millones de años.
Los primitivos reptiles evolucionaron en dos sentidos distintos: una primera línea dio origen a los reptiles actuales y a las aves.
También a partir de los reptiles apareció un grupo que consiguió mantener constante la temperatura de su cuerpo. A partir de este grupo, otra línea evolutiva dio lugar a los mamíferos. Éstos experimentaron una gran expansión al desaparecer los dinosaurios, adaptándose así a una gran cantidad de hábitats y modos de vida.
Las teorías para explicar el origen de los animales son diversas y están en continuo debate y perfeccionamiento. Las que han tenido más fuerza son:
SimbióticaCelularizaciónColonialTeoría simbióticaLos defensores de esta teoría consideran que los primeros animales surgen por la unión de diferentes protistas de distintas especies estableciendo entre ellos relaciones de simbiosis.
Postulan que los primeros organismos multicelulares se produjeron mediante la cooperación de diferentes organismos unicelulares. Al transcurrir el tiempo se vuelven muy dependientes uno del otro hasta que conlleva la incorporación de su genoma en un organismo multicelular.
Cada especie daría origen a un linaje de células diferenciadas dentro de la nueva especie. Se cuestiona como el ADN (ácido desoxirribonucleico) de cada organismo podría dar origen a un solo genoma inherente a la especie. Se apoyan en los líquenes y el modelo que ellos presentan.
No hay pruebas que sustenten el origen simbiótico de los Metazoos. No se ha podido demostrar cómo se hacen independientes para llevar a cabo la reproducción.