4. Phylogénie
On connaît des lamproies fossiles dès le Dévonien supérieur (Priscomyzon), il y a 360 millions d'années, et il est probable que les euphaneripidés, connu du Silurien au Dévonien (420-370 millions d'années), soient très proche de ce groupe. On considérait autrefois (cf. ostracodermes) que les lamproies s'enracinent dans le groupe fossile des anaspides (Silurien-Dévonien) et que leur étaient également apparentés les ostéostracés (Silurien-Dévonien). Ces trois groupes partagent un orifice naso-hypophysaire dorsal, considéré comme une spécialisation. Toutefois, la présence, chez les ostéostracés, de cinq caractères partagés uniquement avec les gnathostomes jette un doute sur ce regroupement avec les lamproies.
Deux myxines fossiles sont connues à l'état d'empreinte dans le Carbonifère (environ 300 millions d'années) des États-Unis d'Amérique et de France : Myxikinela et Myxineides, qui ne diffère des myxines actuelles que par une position des poches branchiales plus proches du crâne. Cependant, si l'on en croit la position phylogénétique attribuée aux myxines ou les données de la phylogénie moléculaire (« horloge moléculaire »), il faut admettre que ce groupe s'est séparé des autres vertébrés au moins au Cambrien supérieur, il y a environ 500 millions d'années.
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