בתקופה הגיאולוגית של דבון, לפני 375 מיליון שנה, קבוצה של חוליות טיפס מתוך המים ועל האדמה. אירוע זה - חציית הגבול בין ים לאדמה מוצקה - פירושו שלבעלי חוליות לבסוף רקחו פתרונות, פרימיטיביים ככל שיהיו, לארבע הבעיות הבסיסיות של החיים ביבשה. על מנת שחוליית חוליות מימית תשרוד ביבשה, החיה:
השפעות כוח הכבידה מציבות דרישות משמעותיות למבנה השלד של חוליות חוליות יבשתיות. עמוד השדרה חייב להיות מסוגל לתמוך באיבריו הפנימיים של החיה ולחלק ביעילות משקל כלפי מטה לגפיים, אשר בתורו מעביר את משקל בעל החיים אל האדמה. שינויים השלדיים הנחוצים לשם כך כללו עלייה בחוזק של כל חוליה (מה שמאפשר לו לשמור על משקל נוסף), תוספת צלעות (אשר פיזור משקל נוסף וסיפק תמיכה מבנית) ופיתוח חוליות משתלבות (מה שמאפשר לעמוד השדרה לשמור על היציבה הדרושה אביב). שינוי נוסף במפתח היה הפרדת רצועת החזה והגולגולת (בדגים עצמות אלו מחוברות), מה שאיפשר לחוליות היבשת לספוג את ההלם שנגרם במהלך התנועה.
על פי ההערכה, חוליות קרקע קדומות נבעו משורה של דגים שהיו בעלי ריאות. אם זה נכון, המשמעות היא שהיכולת לנשום אוויר התפתחה באותו זמן בו חוליות היבשה עשתה את המסע הראשון שלהם על אדמה יבשה. הבעיה הגדולה יותר עבור יצורים אלה להתמודד הייתה כיצד להיפטר מעודפי פחמן דו חמצני המיוצר במהלך הנשימה. אתגר זה - אולי במידה רבה עוד יותר ממציאת רכישת חמצן - עיצב את מערכות הנשימה של חוליות היבשה המוקדמות.
מתמודדים עם אובדן מים (המכונה גם ייבוש) הציגו בפני חוליות קרקע מוקדמות אתגרים. ניתן למזער את אובדן המים דרך העור במספר דרכים: על ידי פיתוח עור אטום למים, על ידי הפרשת חומר שעווה אטום למים דרך בלוטות בעור, או על ידי איכלוס יבשתי לח בתי גידול. חוליות חוליות מוקדמות השתמשו בכל הפתרונות הללו. רבים מיצורים אלה גם הניחו את ביציהם במים כדי למנוע מהביצים לאבד לחות.
האתגר הגדול האחרון של הסתגלות לחיים ביבשה היה התאמת אברי חישה שנועדו לחיים מתחת למים. שינויים באנטומיה של העין והאוזן היו נחוצים כדי לפצות על ההבדלים בהעברת האור והצליל. בנוסף, חושים מסוימים פשוט אבדו כאשר חוליות זזים עברו ליבשה, כמו מערכת הקווים הרוחביים. במים מערכת זו מאפשרת לבעלי חיים לחוש ברטט, והופכת אותם מודעים ליצורים הסמוכים; אולם באוויר, למערכת זו אין מעט ערך.