I tetrapodi basali si riferiscono ai tetrapodi (animali a quattro zampe) alla radice dell’albero evolutivo dei tetrapodi, che contiene tutti i vertebrati terrestri e anche alcuni animali marini come i cetacei: balene e parenti. I tetrapodi basali si sono evoluti dai sarcopterigi (pesci dalle pinne lobate), rappresentati oggi dai fossili viventi il celacanto e il lungfish.
380 milioni di anni fa, durante il periodo Devoniano, alla terra mancavano le foreste lussureggianti che avrebbero caratterizzato tutte le epoche successive. I veri alberi stavano appena iniziando a evolversi, ma le piante vascolari primitive sarebbero state ovunque, creando brevi foreste simili ad arbusti. Questi erano popolati da artropodi come acari, scorpioni e miriapodi, oltre ad alcuni semplici molluschi che non si fossilizzavano bene. Il bizzarro monolite fungino Prototaxites, alto fino a 9 m (30 piedi), era la cosa più alta in circolazione. La Terra era calda, causando l’inondazione delle piattaforme continentali e la copertura delle pianure di paludi ricche di sostanze nutritive. L’ambiente era perfetto per incoraggiare una piccola famiglia di pesci a sviluppare pinne inferiori più forti, utilizzate per spingersi attraverso la vegetazione delle paludi poco profonde.
Si sa che i primi pesci con le pinne lobate come Eusthenopteron, che visse circa 380 milioni di anni fa, possedevano molte caratteristiche che oggi sono note per essere uniche dei tetrapodi: narici interne, un cranio in due parti con un’articolazione intercranica e, in particolare, un radio, ulna e omero nella pinna anteriore e perone, tibia e femore nella pinna pelvica. Quest’ultima caratteristica è ormai nota per essere comune a tutti i sarcopterigi.
Nello stesso periodo viveva Panderichthys, un pesce di acque poco profonde con caratteristiche simili a tetrapodi ancora più basali, in particolare una testa larga simile a un tetrapode. Panderichthys è un fossile di transizione cruciale, che mostra un punto medio nell’evoluzione della cintura pelvica che ha reso possibili le gambe basali dei tetrapodi. Aveva persino uno spiracolo, o tubo per la respirazione dell’ossigeno, sulla testa, che in seguito si è evoluto nell’osso della staffa nelle orecchie dei tetrapodi. Ciò gli ha permesso di respirare adeguatamente in acqua fangosa povera di ossigeno.
Vissuto circa 475 milioni di anni fa era il famoso Tiktaalik, le cui ricostruzioni e analisi mostrano più chiaramente una forma intermedia tra un pesce e un anfibio. Non è noto se Tiktaalik fosse un vero tetrapode, che si avventurava sulla terraferma, anche se sembra probabile. Gli studi sullo scheletro di Tiktaalik hanno dimostrato che avrebbe potuto sostenere il proprio peso a portata di mano. Le sue pinne avevano una struttura del polso che non si vedeva in nessun pesce precedente. La sua testa aveva spiracoli di notevoli dimensioni che probabilmente incanalavano l’ossigeno nei polmoni primitivi. Questo sarcopterigi aveva anche un’ampia testa simile a un coccodrillo che poteva girare a sinistra e a destra, indipendentemente dal suo corpo, un adattamento ideale per la caccia a terra e diverso da qualsiasi altro pesce prima di lui. Tiktaalik è il sarcopterigi meglio conservato da classificare nella sottoclasse Tetrapodomorpha. Tiktaalik e i membri precedenti di Tetrapodmorpha, come Kenichthys, sono considerati così simili ai tetrapodi basali che sono stati chiamati “fishapodi”, in riferimento alla loro combinazione di pesce e caratteristiche basali dei tetrapodi.
Uno dei primi veri tetrapodi, che probabilmente non camminava ancora prevalentemente sulla terraferma, ma usava le sue zampe primitive per navigare attraverso le paludi, era Ichthyostega, che visse 367-362.5 milioni di anni fa. Ichthyostega è uno dei pochi tetrapodi basali, un tetrapode che non è né un anfibio, né un sinapside (mammifero e parenti), né un sauropside (rettile). Questi animali hanno avuto una serie di ulteriori innovazioni evolutive per la vita terrestre. Per prima cosa, Ichthyostega usava principalmente i suoi polmoni per respirare, piuttosto che le sue branchie. Aveva uno speciale rivestimento della pelle che aiutava a prevenire che si seccasse. Aveva una struttura scheletrica (soprattutto colonna vertebrale e gabbia toracica) che mostra chiaramente che questo animale trascorreva molto tempo a tenersi in piedi. L’Ichthyostega e altri ittiostegoidi (Acanthostega, Elginerpeton, Ichthyostega e altri) furono infine sostituiti da temnospondili e antracosauri, inclusi i famosi Eryops. Sfortunatamente, c’è un divario di 20-30 milioni di anni nella documentazione fossile tra entrambi i gruppi, colmato solo da pochi esemplari.