Hóa thạch côn trùng cổ xưa nhất là một loại côn trùng không cánh thuộc bộ nhảy, được phát hiện trong các lớp đất của kỷ Devon, cách đây khoảng 350 triệu năm. Cơ thể của loại côn trùng này đã được phân chia rõ ràng thành ba phần: đầu, ngực và bụng. Sự xuất hiện của phần ngực, nơi tập trung vận động, rõ ràng đã đánh dấu sự ra đời của loại động vật chân khớp mới mẻ này. Một loại côn trùng nguyên thủy khác, gọi là côn trùng có đuôi, được phát hiện trong các lớp đất kỷ Carbon, nhưng khi mới phát hiện đã bị ghi chép như một loại động vật giáp xác. Đến năm 1958, 80 năm sau khi phát hiện, nó mới được công nhận là một loại côn trùng nguyên thủy. Thời điểm đó, nhà khoa học Liên Xô, Sharanov, đã tìm thấy một loài tương tự trong các lớp đất kỷ Perm tại Moscow, các hóa thạch này rất giống với côn trùng có đuôi hiện đại. Sau đó, các nhà khoa học còn phát hiện thêm nhiều loài côn trùng khác trong các lớp đất kỷ Carbon ở Mexico và kỷ Perm tại châu Âu, một số loài rất nhỏ, trong khi một số có thể đạt kích thước lớn hơn 30mm.
Những loại côn trùng nguyên thủy này đã tiến hóa từ loại động vật nào? Các nhà khoa học suy đoán rằng tổ tiên giả thuyết của côn trùng có thể là một loại động vật giống như sâu, có các phần lặp lại đồng dạng, mỗi phần đều có một cặp chi phụ. Tổ tiên như vậy trong quá trình tiến hóa thành côn trùng, đã tập trung và hợp nhất một số phần ở phía trước cơ thể để hình thành đầu; các chi phụ trên những phần này sau đó đã tiến hóa thành râu và miệng. Ba phần tiếp theo sau đầu vẫn giữ nguyên độc lập, nhưng mỗi phần đã phát triển một cặp cơ quan vận động mạnh mẽ – chân, sau đó còn phát triển thêm hai cặp cánh, hình thành trung tâm vận động của phần ngực côn trùng; các phần sau ngực có thay đổi rất nhỏ, nhưng các chi phụ thường bị thoái hóa, chỉ có chi phụ cuối cùng của bụng phát triển thành râu đuôi và cơ quan đẻ trứng.
Theo nghiên cứu, nếu tiếp tục truy tìm nguồn gốc của tổ tiên giả thuyết của côn trùng, các nhà khoa học tin rằng có thể truy dấu nguồn gốc của chúng tới một nhóm động vật chân khớp cổ xưa sống trên cạn. Động vật chân khớp đã tồn tại trên trái đất từ khoảng 1 tỷ năm trước trong kỷ tiền Cambri. Ban đầu, chúng sống trong các vùng biển nông phân bố dọc theo đường bờ biển, sau đó đã tiến hóa theo hai hướng đối lập: một nhóm tiến vào đại dương rộng lớn và sâu, tiến hóa thành các loại giáp xác như tôm, cua rất phong phú trong đại dương ngày nay; nhóm còn lại rời khỏi đại dương để khai phá các môi trường sinh thái mới trên đất liền, tiến hóa thành các loại đa ký sinh như rết, rán và các loại nhện, bọ cạp, và bọ chét; cuối cùng, chúng đã thành công trong việc chinh phục các vùng đất khô. Trong số đó, các loài côn trùng thành công nhất ngay từ khi xuất hiện đã thể hiện sức sống mạnh mẽ, nhanh chóng phát triển trên trái đất.
Thẻ động vật: Bộ nhảy, rết, rán, nhện, bọ cạp, bọ chét