mở đầu sự trao đổi chất với môi trường xung quanh. Chúng sinh sản bằng cách phân đôi, dần dần kiếm thêm được những cơ chất sống quan trọng khác rồi biến thành cấu trúc đơn bào hiển vi. Những giọt prôtit có khả năng tồn tại được trong sự phát triển cá thể hỗn tạp sơ khai là nhờ có tính trạng diệu kỳ – sự di truyền. Vật hữu sinh đã có sự bất tử thực thụ.
Mỗi sinh vật sau khi chết, mật mã di truyền vẫn tiếp tục tồn tại trong các thế hệ con cháu mình. Trong số hàng triệu loại phát triển chỉ còn lại những loại tốt nhất có khả năng thích nghi cao độ với tất cả những gì bao bọc ở xung quanh. Chúng chỉ giữ lại và truyền cho con cháu những tính trạng quý giá nhất của mình. Những thế hệ kế tiếp sau khi đã hoàn thiện được các tính trạng đó, lại truyền từ thế hệ này qua thế hệ khác như cuộc chạy tiếp sức.
Chất keo biển (không phải là tất cả, mà chỉ là một phần) đã sớm tìm được chất xanh kỳ diệu – diệp lục. Không phải chỉ có màu xanh mà nó còn có khả năng bắt lấy năng lượng mặt trời để phục vụ cho lợi ích của sự sống. Rồi nhờ các foton mà các chất cần thiết cho sự sống như đường và các chất khác được hình thành. Thực vật đã ra đời như thế đấy.
Công việc đầu tiên đã hoàn thành. Tiếp theo, sự sống đã phát triển với tốc độ nhảy vọt. Chuyện này diễn ra cách đây vào khoảng ba tỉ năm về trước, tại vùng nước được mặt trời sưởi ấm – vùng nước cạn của cổ đại dương. Cái nôi chính ra đời tại chốn này đây.
Tại đây biển đã sinh dưỡng những đứa con đầu lòng của mình. Từ đấy về sau, khi đã đủ sức lực, chúng đã tiến lên chiếm lĩnh đất liền. Một số sinh vật đơn bào cổ sơ thường tập hợp lại với nhau tạo thành một tập đoàn – bao gồm nhiều tế bào giống nhau. Hình như từ những khối liên minh nguyên thuỷ ấy mà sinh ra động vật đa bào với cơ thể mà thực chất vẫn là một tập đoàn, nhưng không phải là những tế bào đồng nhất mà đã bắt đầu có sự khác nhau, bởi mỗi nhóm tế bào chuyên hoá được gọi là mô đã có cấu trúc riêng biệt và thực hiện những chức năng xác định trong cơ thể.
Nhóm tế bào này thì đảm bảo sự dinh dưỡng chung cho cả “tập đoàn”, nhóm kia làm nhiệm vụ bảo vệ nhóm thứ ba – chuyển động, nhóm thứ tư chuyên lo sinh nở v.v… Tuy thế một vài nhà sinh vật học vẫn còn cho rằng, động vật đa bào không phải sinh ra từ các tập đoàn tế bào đồng nhất, mà là từ các tập đoàn tế bào khác nhau. Ngay từ đầu cũng đã có sự khác nhau về nguồn gốc của tế bào đó, nên đã có thể dễ dàng thích ứng với những bộ phận khác nhau trong cơ thể. Theo các nhà khoa học, sinh vật đi tiên phong của đại cổ sinh trong kỳ địa chất thứ nhất đã ra đời vào kỷ Cambri – khoảng 600 triệu năm về trước. Vào thời kỳ này trong biển cả các sinh vật đơn bào đã chung lưng đấu cật với động vật đa bào, như hải miên, pôlíp, sứa, sao biển (Asterozoa), hải sâm, giun, thân mềm, tôm, của… nói tóm lại là ngành chân mang.
Các nhà khoa học còn cho rằng thời kỳ này còn xuất hiện ngành động vật không xương sống, thậm chí cả ngành có dây sống nữa nhưng do chúng quá mềm nên không có khả năng tồn lưu. Tuy nhiên thời kỳ này cá chưa xuất hiện. Bước sang giai đoạn sau đó, ở kỷ Silur mới xuất hiện thuỷ tổ đầu tiên của loài cá. Nhưng đó vẫn là những con cá chưa hoàn chỉnh, chưa có đôi vây bơi, chưa có hàm (mồm chỉ là một cái khe đơn giản không có răng).
Cơ thể gồm có một lớp sụn hoặc “gai nhọn” bao bọc. Những con vật đầu tiên có hình thù giống cá ấy được gọi là cá khiên Osracodermi, nguyên nghĩa tức là “vỏ răn, da giáp”. Sự tiến hoá đã đưa các con vật ngành dây sống (Chordata) nguyên thuỷ, có thể là cả cá lưỡng tiêm thành những con cá khiên không hàm. Loài vật dị kỳ này cho đến nay vẫn còn sống vùi trong cát ở những vùng biển nước cạn nhiệt đới.
Cá lưỡng tiêm chỉ có hình dạng bầu dục là giống với cá. Chúng không hề có vây bơi chính thức, không có hàm, không có xương, không có mắt, không có tai (mặc dầu nó cảm thụ được ánh sáng qua bề mặt gần như trong suốt của cơ thể). Cá lưỡng tiêm luôn luôn sống vùi mình trong cát và chỉ chừa có cái đầu ló ra ngoài. Há mồm ra, cá lưỡng tiêm hớp lấy nước rồi lọc ra các vi sinh vật để ăn.
Nước còn lại được thải ra ngoài qua khe ở hai bên đầu. Chính những cái khe làm nhiệm vụ thải lọc lúc ban đầu này về sau phát triển thành mang cá (rồi sau đó là hàm cá). Còn dây sống là một sợi sụn được thiên nhiên kéo dài từ đầu đến đuôi ở bên trong cơ thể cá lưỡng tiêm. Đó là mầm mống đầu tiên của cột sống.
Như vậy có nghĩa là những loài vật hao hao giống cá lưỡng tiêm đều là tổ tiên không phải chỉ riêng của giống cá mà còn là của các loài có xương sống nói chung như chim, rắn, thú rừng và bao gồm cả con người nữa. Điều đó không làm cho ai phải ngờ vực. Nhưng nguồn gốc từ đâu đã sinh ra sinh vật có dây sống đầu tiên? Đây mới là vấn đề đã gây ra nhiều cuộc tranh luận nảy lửa. Trừ có ngành thân mềm (Mollusca) là không thấy người ta đem ra bàn luận một cách nghiêm túc, còn hầu hết các loài động vật không xương sống khác đã từng được liệt kê vào hàng tổ tiên xa xưa của con người.
Da của những con cá khiên cổ không hàm, dòng giống của cá lưỡng tiêm mềm yếu đều có răng gai bao bọc. Vây là bản chất răng được thể hiện. Những đứa con đầu lòng của động vật có xương sống đã khoác trên mình những tấm áo giáp và vũ trang từ đầu đến đuôi bằng nhiều răng gai nhọn nhỏ. Về sau, ở trên da không còn đủ chỗ nữa cho nên một phần răng gai bị đẩy vào miệng và đã leo lên hàm (vào thời gian này loài cá cổ đầu tiên lại đã có thêm hàm (từ cung mang thứ nhất).
Bộ răng trên áo giáp sau đó đã biến thành vẩy. Nhưng các loài cá nhám vẫn còn lưu lại trên bộ da của mình những chiếc răng ấy. Cho đến nay da của nó vẫn là da giáp răng gai: răng mọc khắp thân cá. Vào lúc này một cuộc di cư vĩ đại của các loài cá đã được diễn ra: từ biển vào sông.
Chúng di cư vào sông nước ngọt rất có thể là để thoát khỏi những con bọ cạp khổng lồ (Gigantostraca) – là tổ tiên và là họ hàng thân thuộc của bà con nhà Sam (Xiphosuara) mà cho đến bây giờ vẫn còn sống ở một số đại dương. Những con vật bốn chân đã từ hồ lên cạn. Các loài cá sống ở đây 350 triệu năm về trước và đã thở cả bằng mang lẫn phổi. Do đó mà người ta gọi chúng là loài phụ cá phổi.
Không có phổi thì chúng khó lòng mà sống nổi trong lòng nước bẩn hôi thối. Trong hồ nguyên thuỷ nghèo ôxy, một trong số những loài có răng mang đã ăn thực vật (như hiện nay gọi là cá phổi hiện đại). Các loài khác, cá vây tay thì ăn tất cả những gì mà nó có thể bắt được. Chúng thường rình mồi, bắt mồi và đánh độc các con mồi đó.
Chất độc do tuyến vòm miệng tiết ra theo các ống dẫn ở trong răng, nếu các nhà nghiên cứu cá không sai lầm gì trong việc xác nhận tuyến gian hàm của các loài cá vây tay là tuyến độc. Sau này những con cá vây tay trong nhóm cá cổ Cetacant lại di chuyển về biển. Nhưng ở đây chúng gặp phải chuyện không may; tất cả đều đột nhiên chết hết (trừ cá Latimeria). Những con cá cổ đại thở bằng phổi đều có những bộ vây kỳ diệu kiểu bàn chân có xương phần đốt giống như bàn tay và có những hệ cơ khoẻ.
Chúng đã dùng những chiếc vây này để bò trên mặt đáy. Chắc là nó cũng đã từng bò lên bờ để nghỉ ngơi và hít thở cho thoải mái (trên cạn hồi đó còn rất hoang vu). Dần dà những bộ vây cà kheo đã biến thành những cặp chân thực thụ. Cá rời nước lên sống trên cạn.
Thế nhưng nguyên nhân nào đã thúc đẩy cá rời bỏ nơi chôn rau cắt rốn lên trên cạn? Trước hết, việc này được đặt ra là do thiếu dưỡng khí nhưng không phải như vậy, bởi khi nào chúng cảm thấy trong môi trường nước thiếu dưỡng khí chúng có đủ điều kiện nhoi lên mặt nước để thở hít không khí trong lành. Như vậy, việc thiếu dưỡng khí không phải là nguyên nhân buộc cá phải thay đổi quê quán của mình. Người ta đặt câu hỏi có phải nạn đói đã xô đẩy chúng lên cạn không? Câu trả lời là trên cạn lúc bấy giờ là cả một vùng hoang địa mênh mông, thức ăn hiếm hơn biển và hồ nhiều. Vậy có phải do bị đe doạ không? Câu trả lời là cũng không phải, vì các loài cá vây tay là những sinh vật lớn nhất và là loài ăn thịt khỏe nhất trong các hồ nguyên thuỷ ở thời đó.
Nguyện vọng ở lại trong nước chính là điều đã thúc đẩy cá rời bỏ nước ra đi. Vào thời đại xa xăm ấy các vũng nước lục địa không sâu lắm và thường bị khô cạn luôn. Hồ biến thành bãi lầy, bãi lầy thành vũng nước đọng. Và cuối cùng các vũng nước đọng lâu bị cạn khô vì ánh nắng mặt trời cháy bỏng.
Những con cá vây tay đã dùng những đôi tay (chân) kỳ diệu của mình và đã bò tương đối tốt ở trên mặt đáy rồi bây giờ buộc phải tìm nơi nương náu mới, hồ ao mới tràn đầy nước để trốn tránh khỏi nanh vuốt của thần chết. Trong khi tiến hành tìm kiếm các nguồn nước, cá đã buộc phải bò men theo bờ trên một đoạn đường khá dài. Thế là chỉ những con nào biết bò giỏi, có khả năng thích nghi mau lẹ với cách sống trên cạn mới sống sót được. Cứ như thế, dần dần trải qua một cuộc chọn lọc đẫm máu, cá đã tìm được tổ quốc mới.
Chúng trở thành dân cư của hai môi trường – cá ở nước và cá ở cạn. Động vật lưỡng cư hay còn gọi là Amphibia ra đời.