Según se cree en los medios científicos, los anfibios actuales proceden de los primeros crosopterigios o peces de aletas lobuladas del período Devónico, que vivieron hace 375 millones de años. Hoy día sobrevive de ese grupo taxonómico únicamente un género con cuatro especies, el del celacanto (latimeria spp.), descubierto originalmente en 1.939. De las incursiones de aquellos peces en las selvas primitivas surgieron muchos tipos diferentes de anfibios, que inundaron la tierra hasta la masiva extinción del periodo Pérmico, hace 250 millones de años. Siguen existiendo, sin embargo, peces pulmonados, como los Dipnoos.
A juzgar por sus restos, los anfibios de la era Primaria eran bastante más grandes que los que conocemos hoy. Se conocen anfibios primitivos llamados laberintodontos (por la forma de su dentadura), como el Eryops, del que se han encontrado restos en Nuevo Mexico y Texas, que medían cerca de 2 metros de largo y pesaban 90 kilogramos. O el Ichtyostega de Groenlandia, del tamaño de un tejón grande. Si bien no podían permanecer alejados del agua y a veces debían dejarse caer sobre sus patas para descansar, puede decirse que representaban el grupo dominante en la vida terrestre en esa época. Recientemente (2.006) se ha encontrado un fósil de pez del Devónico con muñecas y codos, y se le ha bautizado con el nombre de Tiktaalik. Este pez es considerado como un punto muy importante en la historia de la transición de la vida acuática a la terrestre.
A partir del triásico, los reptiles, mejor adaptados a la vida terrestre, desplazaron a los anfibios a las charcas de agua dulce donde evolucionaron a los pequeños sapos y salamandras que existen hoy día. En esa época comenzaron a diferenciarse los tres órdenes actuales: anura o anfibios sin cola, caudata, urodelos o anfibios con cola y gymnophiona, cecilias o anfibios ápodos.
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