Động vật có màng ối

Những động vật có xương sống hoàn toàn đầu tiên là những động vật có màng ối - trứng của chúng có màng trong cho phép phôi phát triển để thở mà vẫn giữ lại nước ở bên trong. Điều này cho phép các động vạt màng ối đẻ trứng trên đất liền, trong khi các loài lưỡng cư nói chung cần phải đẻ trứng trong môi trường nước (một số loài lưỡng cư, chẳng hạn như Pipa pipa, tiến hóa theo cách khác để vượt qua trở ngại này). Các động vật có màng ối đầu tiên dường như xuất hiện vào giữa kỷ Than đá từ tổ tiên Reptiliomorpha.[7]

Trong vòng vài triệu năm, hai dòng dõi động vật có màng ối quan trọng đã tách khỏi nhau: tổ tiên Một cung bên của động vật có vú và Mặt thằn lằn, tổ tiên của thằn lằn, rắn, rùa, cá sấu, khủng long và chim.[4] Các hóa thạch được biết đến sớm nhất của hai nhóm này (như Archaeothyris và Hylonomus, tương ứng) có niên đại vào khoảng 320 đến 315 triệu năm trước. Thời điểm xuất hiện rất khó để căn cứ, vì hóa thạch động vật có xương sống từ kì Carbon muộn là rất hiếm, và do đó, lần xuất hiện lần đầu thực sự của mỗi loài động vật này có thể sớm hơn đáng kể so với hồ sơ hóa thạch đầu tiên.[8]

Động vật Một cung bên

Hộp sọ của động vật Một cung bên được nhận dạng bằng một đặc điểm độc đáo là các lỗ (cửa sổ) ở sau ổ mắt, gồm các chức năng sau:

• làm hộp sọ nhẹ đi mà không làm giảm sức mạnh của nó.
• tiết kiệm năng lượng bằng cách sử dụng ít xương hơn.
• cung cấp diện tích bám cho cơ mồm. Có các điểm bám cách xa hàm khiến cho các cơ dài hơn và do đó tạo ra lực kéo mạnh trên một phạm vi rộng của chuyển động hàm mà không bị dãn quâ dài hoặc co lại vượt quá phạm vi tối ưu của chúng.

Các pelycosaur Một cung bên bao gồm các động vật có xương sống trên cạn lớn nhất của kì Permi sớm, chẳng hạn như Cotylorhynchus hancocki dài 6 m (20 ft). Trong số các pelycosaur lớn khác là Dimetrodon grandis và Edaphosaurus cruciger.