Theo mức độ tiến hoá về hình thái, ngành Dây sống được phân ra thành 2 nhóm với 3 phân ngành. Hai nhóm là Không sọ (Acrania) và Có sọ (Craniata), 3 phân ngành là Có bao (Tunicata), Đầu sống (Cephalochordata) và Có xương sống (Vertebrata).
1. Nhóm Không sọ (Acrania)
Nhóm này còn được gọi là động vật Dây sống nguyên thủy (Protochordata), có đặc điểm như sau: cơ thể nhỏ bé, dây sống biểu hiện rõ, tồn tại suốt đời hay ở giai đoạn ấu trùng. Não bộ chưa hình thành hay kém phát triển, không có hộp sọ bảo vệ. Nhóm Không sọ chia thành 2 phân ngành là Đầu sống và Có bào (hay Đuôi sống).
1.1 Phân ngành Đầu sống (Cephalochordata)
Phân ngành Đầu sống chỉ có ít loài sống ở biển, còn giữ được nhiều nét điển hình của ngành như dây sống và ống thần kinh tồn tại suốt đời. Dây sống có thể kéo dài tới mút đầu con vật nên được gọi là Đầu sống. Hình dạng nhóm động vật này giống cá. Chỉ có một lớp là Cephalochordata), một họ (họ Mang miệng – Branchiostomidae), 2 giống và 28 loài.
1 2
4
3 5
Hình 2.2 Sơ đồ vị trí một số cơ quan chính của Dây sống (theo Hickman)
1. Não; 2. Dây sống; 3. Miệng; 4. Hậu môn; 5. Đuôi 5. Đuôi
1.2 Phân ngành Có bao (Tunicata) hay Đuôi sống (Urochordata)
Phân ngành Có bao hay Đuôi sống (Urochordata) gồm một số loài động vật nhỏ bé, sống ở biển, rất chuyên hoá. Dây sống và ống thần kinh chỉ có ở dạng ấu trùng sống bơi lội tự do, riêng dây sống chỉ có ở phần đuôi của ấu trùng. Cá thể trưởng thành được bọc trong một túi áo cấu tạo bằng chất tunixin (một hợp chất gồm protein – 27%, các muối vô cơ – 13% và cellulose – 60%), sống bám vào các giá thể.
Phân ngành này được chia ra thành 3 lớp là Lớp Có cuống (Larvacea hay Appendicularia), lớp Hải tiêu (Asidiacea) và lớp Sanpe (Salpae hay Thaliacea).
2. Nhóm Có sọ (Craniata)
Nhóm Có sọ gồm tất cả các động vật Dây sống còn lại. Đặc điểm đặc trưng của nhóm động vật này là cấu tạo cơ thể hoàn thiện, não bộ phát triển, có hộp sọ bảo vệ. Nhóm này chỉ có 1 phân ngành là phân ngành động vật Có xương sống (Vertebrata).
Phân ngành động vật Có xương sống gồm nhiều loài động vật sai khác nhau về hình dạng, phân bố. Động vật Có xương sống thấp (cá) dây sống tồn tại ở giai đoạn phôi, ấu trùng và cả giai đoạn trưởng thành cùng với xương sống. Tuỳ theo sự có mặt của hàm bắt mồi hay không mà phân ngành này được chia ra thành 2 tổng lớp với 7 lớp hiện sống và một số lớp tuyệt chủng.
- Tổng lớp Không hàm (Agnatha) hiện nay chỉ còn 1 lớp Cá miệng tròn (Cyclostomata)
- Tổng lớp Có hàm (Gnathostomata): được chia ra thành 2 trên lớp là Cá (Pices) có 2 lớp là Cá xương, Cá sụn và trên lớp Bốn chân (Tetrapoda) có 4 lớp là Lưỡng cư, Bò sát, Chim và Thú.