Es probable que los primeros artrópodos fueran muy similares a sus presuntos antecesores, los anélidos. Su cuerpo era largo y blando, tenía muchos segmentos, todos ellos muy similares y equipados con un par de pata. Posteriormente la superficie del cuerpo se endureció hasta formar un esqueleto externo (exoesqueleto).
La evolución de los artrópodos ha sido de forma especial digna de atención por las numerosas variaciones que se han producido en el modelo corporal básico, donde se incluyen órganos como las alas, que permiten gran variedad de modos de vida distintos. Es perceptible una clara tendencia hacia la reducción del numero de segmentos y extremidades, y hacia la especialización y transformación de éstas. Las partes del cuerpo se forman por combinaciones de segmentos; las extremidades empleadas para caminar se hacen mas largas, más eficaces para la locomoción, y se concentran en las proximidades de la cabeza, mientras que otras extremidades asumen otras funciones como la masticación o la percepción del entorno. El ciclo vital también experimenta un proceso de especialización, en función del cual diferentes fases se adaptan a diferentes circunstancias. A menudo se produce un pronunciado cambio de forma, llamado metamorfosis, en el que el individuo joven, o larva, es muy diferente del adulto, o imago. Estos cambios evolutivos, que en ocasiones se dice que condujeron de los artrópodos "inferiores" a los "avanzados", se han producido de hecho una y otra vez en grupos separados. Por ello, algunos científicos mantienen que los artrópodos no constituyen una unidad que descienda de un antecesor común, y proponen que sean divididos en varios filos.
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