Les tétrapodes basaux font référence aux tétrapodes (animaux à quatre pattes) à la racine de l’arbre évolutif des tétrapodes, qui contient tous les vertébrés terrestres et même certains animaux marins tels que les cétacés : baleines et apparentés. Les tétrapodes basaux ont évolué à partir des sarcoptérygiens (poissons à nageoires lobées), représentés aujourd’hui par les fossiles vivants du cœlacanthe et du poisson poumon.
Il y a 380 millions d’années, pendant la période du Dévonien, la terre manquait des forêts luxuriantes qui caractériseraient toutes les époques ultérieures. Les vrais arbres commençaient tout juste à évoluer, mais les plantes vasculaires primitives auraient été partout, créant de courtes forêts arbustives. Celles-ci étaient peuplées d’arthropodes tels que les acariens, les scorpions et les myriapodes, ainsi que de simples mollusques qui ne se fossilisaient pas bien. L’étrange monolithe fongique Prototaxites, mesurant jusqu’à 9 m (30 pi) de hauteur, était la chose la plus haute du coin. La Terre était chaude, provoquant l’inondation des plateaux continentaux et la couverture des basses terres de marécages riches en nutriments. L’environnement était parfait pour encourager une petite famille de poissons à développer des nageoires inférieures plus fortes, utilisées pour se propulser à travers la végétation des marécages peu profonds.
Les premiers poissons à nageoires lobées comme Eusthenopteron, qui vivaient il y a environ 380 millions d’années, sont connus pour avoir possédé de nombreuses caractéristiques qui sont connues pour être uniques aux tétrapodes d’aujourd’hui : des narines internes, un crâne en deux parties avec une articulation intracrânienne, et plus particulièrement, un le radius, l’ulna et l’humérus dans la nageoire antérieure et un péroné, le tibia et le fémur dans la nageoire pelvienne. La dernière caractéristique est maintenant connue pour être commune à tous les sarcoptérygiens.
À peu près à la même époque vivait Panderichthys, un poisson d’eau peu profonde avec des caractéristiques encore plus basiques de type tétrapode, en particulier une tête large et semblable à un tétrapode. Panderichthys est un fossile de transition crucial, montrant un point médian dans l’évolution de la ceinture pelvienne qui a rendu possible les pattes basales des tétrapodes. Il avait même un stigmate, ou tube de respiration d’oxygène, sur sa tête, qui s’est ensuite transformé en os de l’étrier dans les oreilles des tétrapodes. Cela lui a permis de respirer adéquatement dans l’eau boueuse pauvre en oxygène.
Le célèbre Tiktaalik vivait il y a environ 475 millions d’années, dont les reconstructions et l’analyse montrent très clairement une forme intermédiaire entre un poisson et un amphibien. On ne sait pas si Tiktaalik était un véritable tétrapode, s’aventurant sur terre, bien que cela semble probable. Des études sur le squelette de Tiktaalik ont montré qu’il aurait pu supporter son propre poids. Ses nageoires avaient une structure de poignet que l’on n’avait vue chez aucun poisson antérieur. Sa tête avait des stigmates de taille substantielle qui acheminaient probablement l’oxygène vers les poumons primitifs. Ce sarcoptérygien avait même une tête large, semblable à celle d’un crocodile, qu’il pouvait tourner à gauche et à droite, indépendamment de son corps, une adaptation idéale pour la chasse sur terre et différente de tous les poissons avant lui. Tiktaalik est le sarcoptérygien le mieux conservé à être classé dans la sous-classe Tetrapodomorpha. Tiktaalik et les premiers membres de Tetrapodmorpha, comme Kenichthys, sont considérés comme si semblables aux tétrapodes basaux qu’ils ont été appelés fishapodes, en référence à leur combinaison de caractéristiques de poissons et de tétrapodes basaux.
L’un des premiers vrais tétrapodes, qui ne marchait probablement pas encore principalement sur terre, mais utilisait ses pattes primitives pour naviguer dans les marécages, était Ichthyostega, qui vivait il y a 367-362.5 millions d’années. Ichthyostega est l’un des rares tétrapodes basaux, un tétrapode qui n’est ni un amphibien, ni un synapside (mammifère et apparentés), ni un sauropside (reptile). Ces animaux ont eu un certain nombre d’autres innovations évolutives pour la vie terrestre. D’une part, Ichthyostega utilisait principalement ses poumons pour respirer, plutôt que ses branchies. Il avait un revêtement de peau spécial qui aidait à l’empêcher de se dessécher. Il avait une structure squelettique (en particulier la colonne vertébrale et la cage thoracique) qui montre clairement que cet animal a passé beaucoup de temps à se tenir debout. Ichthyostega et autres ichthyostégoïdes (Acanthostega, Elginerpeton, Ichthyostega et autres) ont finalement été remplacés par des temnospondyles et des anthracosaures, dont le célèbre Eryops. Malheureusement, il existe un écart de 20 à 30 millions d’années dans les archives fossiles entre les deux groupes, comblé seulement par quelques spécimens.