“Pesce” è una parola usata per riferirsi a qualsiasi vertebrato non tetrapodi. La storia evolutiva del pesce è iniziata 530 milioni di anni fa, a metà del periodo Cambriano. Alcuni dei più antichi animali conosciuti nella storia evolutiva del pesce sono Pikaia gracilens, che ricorda la moderna lancetta, trovata nel famoso assemblaggio di scisti di Burgess, e Haikouichthys e Myllokunmingia dalle scisti Maotianshan della Cina meridionale. Questi semplici pesci senza mascelle sono esistiti per circa 100 milioni di anni fino all’evoluzione del primo pesce con mascelle. Questi sono anche i primi vertebrati conosciuti.
Inizialmente, i pesci erano membri di minoranza in un ecosistema dominato da invertebrati, in particolare brachiopodi, spugne e artropodi come i trilobiti. Non sarebbe stato fino al periodo Siluriano, circa 420 milioni di anni fa, che i pesci con la mascella si sono evoluti e hanno cominciato a competere efficacemente con gli invertebrati. I primi pesci con la mascella erano i placodermi, una famiglia di pesci con una speciale armatura per la testa e il torace per proteggerli dai predatori. Questi pesci sono gli antenati di tutti i vertebrati moderni, inclusi gli umani e tutti i nostri animali domestici e bestiame.
I pesci senza mascelle furono rapidamente sconfitti, lasciando dietro di sé solo pochi piccoli lignaggi che alla fine diedero origine alle moderne missine, lamprede e lancette. A volte questi animali non sono considerati veri pesci a causa della loro fisiologia radicalmente diversa. C’è anche qualche disaccordo sul fatto che le lamprede siano dei vertebrati, poiché il loro “scheletro” cartilagineo è così primitivo.
La storia evolutiva dei pesci continuò con il predominio dei pesci con le mascelle, in particolare i placodermi, che crescevano fino a 6 m (20 piedi) in superpredatori come Dunkelosteus telleri. Grandi predatori come Dunkelosteus sono considerati i primi superpredatori vertebrati e hanno stabilito saldamente il ruolo dei vertebrati come predatori all’apice negli ecosistemi del mondo, un ruolo che continuerà per il resto della storia evolutiva. I placodermi dominarono per tutto il periodo Siluriano, per diverse decine di milioni di anni, fino al Devoniano, quando i pesci iniziarono a diversificarsi rapidamente.
Il Devoniano è stato il periodo più importante nella storia evolutiva dei pesci, quando molte forme moderne ed estinte si sono evolute dal seme del placodermi, inclusi squali e razze, acantodiani (“squali spinosi”, ora estinti), pesci con pinne raggiate (che dominano il mari di oggi) e pesci dalle pinne lobate, che alla fine si sono evoluti in vertebrati terrestri. I pesci hanno superato con successo molti altri organismi marini per diventare l’animale marino mobile dominante, condividendo i mari con piccoli artropodi come copepodi e krill.
Sebbene i pesci con le pinne lobate e gli acantodi abbiano dimostrato un successo momentaneo durante il Devoniano, gli acantodi erano praticamente estinti entro la fine del periodo successivo, il Carbonifero, mentre i pesci con le pinne lobate divennero una piccola minoranza dopo aver dato origine ai tetrapodi durante lo stesso periodo geologico . Per molti anni si è pensato che fossero rappresentati solo dal lungfish, fino a quando un celacanto non è stato attirato al largo delle coste del Sud Africa. Il ritrovamento di un celacanto vivente è stato considerato uno dei più grandi ritrovamenti zoologici del XX secolo.