As evidências fósseis indicam que os vertebrados evoluíram num ambiente marinho durante o Cambriano. Pouco sabemos sobre o grupo até algumas formas desenvolverem armaduras ósseas dérmicas. A evolução do osso, bombeamento muscular para filtrar alimento e o aumento na mobilidade, direcionou a evolução em dois sentidos diferenciando-se dois grupos distintos de vertebrados. Primeiramente surgiram os Pteraspsida ou Diplorhina, também denominados heterostracos; posteriormente diferenciaram-se os Cephalaspida ou Monorhina, caracterizados pelos osteostracos. A ampla radiação destas formas demonstra várias soluções para resolver o crescimento de um organismo encouraçado com osso. Somente dois tipos de Agnatha sobreviveram até os dias de hoje, originários das radiações dos primeiros vertebrados; as feiticeiras e lampréias. Todavia, os Agnatha atuais ilustram como o plano estrutural do corpo dos primeiros vertebrados foi capaz de sofrer alterações, devidas às várias especializações.