Köpekbalıkları en az 450 milyon yıldır süren bir evrimi temsil etmektedirler. Bu süreç, dinozorların var olmasından yaklaşık 100–200 milyon yıl öncesine kadar dayanmaktadır. Bizler ilk köpekbalıklarına ait bilgileri onların fosilleşmiş dişlerinden elde ediyoruz. Bu fosiller bizlere, günümüzde mevcut yaklaşık 1000 türe karşın, bir zamanlar bu eski dünyanın denizlerinde avlanmış ve korku salmış 2000 kadar türün var olduğunu da göstermektedir.

Yaklaşık 450 milyon yıllık evrimsel tarihleri süresince köpekbalıkları, sucul yaşamın temel bileşenlerinden biri olmuş ve çok değişik ekolojik faktörlere adapte olmayı başarabilmişlerdir. Permiyen periyodunun sonundaki felakette (245 milyon yıl önce) deniz canlılarının neredeyse yüzde 96’sı yok olmuşken, köpekbalıkları hayatta kalmayı başarmışlardır. Dinozorların var oluşlarına şahit oldukları gibi onların yok oluşlarını da izlemişlerdir (Resim 1). Sahip oldukları bu uzun evrim tarihi, onları mükemmel birer avcı yapmıştır. Eğer kendimizi o uzak zamanlara götürebilme şansımız olsaydı, bize yabancı gelecek ve acayip organizmaların oluşturduğu dünyada tanıyabileceğimiz tek canlı köpekbalıkları olurdu. Uzak zamanlarda görebileceğimiz köpekbalıkları günümüzde gördüklerimizden elbette biraz farklı olacaktı.

Fosil kayıtlarında en yaşlı köpekbalığı benzeri yaratığa Siluriyen devrinin başlangıcına doğru rastlanmakta olup bu da yaklaşık 450 milyon yıl öncesine denk gelmektedir. Bununla beraber, Erken Devoniyen’e kadar (yaklaşık 400 milyon yıl öncesi) gerçek köpekbalıklarına ait fosil dişlere rastlanmamaktadır. Siluriyen’de rastlanan bu yaratıklar boyları 30 cm’yi, dişleri ise 4 mm’yi geçmeyen canlılardı. Bu yaratıklara ait tam bir fosil iskeleti elimizde bulunmadığından dolayı, bunların köpekbalıklarının atası olduğunu söylemek şu an için zordur. Bununla birlikte, Antarktika’da bulunan Antarctilamna en eski köpekbalığı fosiline bir aday olabilir. 40 cm boya sahip bu balık köpekbalığını andırmaktadır. Önünde bir adet diken bulunan uzun bir dorsal yüzgeci vardır. Dişleri taç şeklinde iki uca sahiptir ve bu uçlar arasında daha küçük uçlar bulunmaktadır.

Balıkların evriminde Devoniyen çağı (yaklaşık 400 milyon yıl öncesi) önemlidir. Çünkü bu zamanda köpekbalıkları da dâhil tüm balıklar oldukça farklılaşmışlardır. Bütün bir şekilde bulunan en erken gerçek köpekbalığı iskeletlerinden biri Cladoselache’ye aittir.

Cladoselache

En eski ve ilkel köpekbalıklarından biri olan Cladoselache, yaklaşık 400 milyon yaşında olup Ohio, Kentucky ve Tennessee’nin Paleozoik tabakaları içinde bulunmuştur. Bu kayalar bir zamanlar Kuzey Amerika’ya kadar uzanan sığ bir okyanusun yumuşak çamurlu zeminini oluşturmakta idi. 0.5 – 2 m arasında boyu olan Cladoselache, öyle olağanüstü bir şey değildi. Uzun kıkırdak çubuklarla desteklenen her iki sırt yüzgecinin önünde uzun ve büyük dikenler mevcuttu. Anal yüzgeci ve klasperleri (günümüz köpekbalıklarında iç döllenmeyi gerçekleştirebilmek amacı ile erkek bireylerin sahip olduğu ve pelvik yüzgeçlerinden oluşan 2 adet üreme organına verilen ad) yoktu. Başın her iki yanında 5 adet solungaç açıklığı bulunmakta olup uzun ve narin bir yapıya sahip çeneleri mevcuttu. Dişleri 3 tane sivri uca sahipti ve ortada bulunan büyük ucun kenarlarında daha küçük çıkıntılar vardı. Bulunan fosil dişlerde bu sivri uçların yıpranmış ve körelmiş olduğu görülmektedir. Bu durum; muhtemelen Cladoselache’nin dişlerini modern köpekbalıkları kadar sık değiştirmediğini göstermektedir. Kuyrukları (kaudal yüzgeç) çok hızlı yüzen Mako’ya (Isurus oxyrinchus) ve Büyük Beyaz Köpekbalığı’na (Carcharodon carcharias) benzemekte idi. Bazı Cladoselache üyelerinin fosilleşmiş kalıntılarında ilk olarak kuyruklarından yenmiş bütün şeklinde balıklara rastlanılmıştır. Bu da, Cladoselache’nin balık ile beslendiğini, yüksek bir hız ve çevikliğe sahip olduğunu göstermektedir. Hız ve çevikliğe sahip olma aynı zamanda aynı okyanusu paylaştığı ve boyları 6 m’yi geçen zırhlı dev Plakoderm balıklar (arthrodires) tarafından yenilmemek için gereken bir özellik idi. Bu Devoniyen dönemi denizlerinde yaşayan Cladoselache ve diğer köpekbalıkları aynı zamanda bu ürkütücü zırh plaklı Plakoderm balıklar ile rekabet etmek zorunda idi. Bununla beraber bu dönemin köpek balıkları hem basit hem de hidrodinamik olarak son derece hızlı ve elverişli vücut yapıları ile taktiksel bir üstünlüğü çoktan kazanmışlardı bile. Kıkırdaktan oluşan esnek ve güçlü bir iskelet ile rakiplerinden daha iyi bir adaptasyon sağlamışlardır.

Stethacanthlar

Karbonifer devrinin başlarında, yaklaşık 360 milyon yıl önce, köpekbalıkları farklılaşmaya ve çoğalmaya başladılar. Öyle ki, biliminsanları bu zamana “köpekbalıklarının altın çağı” adını koydular. Bu devirde günümüz köpekbalıklarına benzer türlere ilaveten tuhaf olarak nitelendirilebilecek bazı türler de vardı. Stethacanthus muhtemelen 3-4 metre boya ulaşabiliyordu ve başının üzerinde küçük dişlerden oluşan bir miğfere sahipti. Sırtında görülen büyük bir çıkıntı ile bu köpekbalıklarının görünüşü oldukça değişikti. Birinci sırt yüzgecinin olması gereken yerde küçük dişçiklerden oluşan fırça şeklinde bir yapı vardı Hem erkek hem de dişilerde bulunan bu fırça şeklindeki yapı düzinelerce dişten oluşuyordu ve küçük dişçikler önde iken daha büyükleri arkada yer alıyordu. Göze çarpan ve kullanışsızmış gibi görünen bu yapı önemli bir role sahip olmalı idi. Belki kur yapmada, belki savunmada önemli bir role sahipti. Belki de, günümüz kılavuz balığında (Remora sp.) olduğu gibi, bu yapıyı kendini daha büyük bir balığın altına yapıştırmak için kullanıyorlardı.

Helicoprion

Bu köpekbalığı hakkında çok az şey bilinmesine rağmen dişlerinin şekli hemen fark edilmektedir. Dişler “taşıyıcı kemer” olarak adlandırılan yarım ay şeklindeki bir yapının arkasından çıkarak bir helezon ya da sarmal oluştururlar, ancak bu dişler modern köpekbalıklarındaki gibi ön taraftan dökülmezler. Bunun yerine, dişler alt çenenin apeksinde bir eksen üzerinde dönerler ve daha sonra sıkı bir spiral şeklinde toplandıkları yer olan alt çenenin altındaki bir boşluk içerisine geri giderler. Bu köpekbalığının neden bu şekilde acayip bir diş düzeni geliştirdiği hala bir sırdır. Bu köpekbalıkları da büyüktü. Büyük fosil dişlerine dayanılarak yapılan hesaplara göre boyları 6, ağız genişlikleri ise 1 metreye kadar ulaşabiliyordu. Devoniyen sonunda zırhlı dev plakodermlerin yok olması ile bu köpekbalıkları denizlerdeki en büyük omurgalı avcılar oldular.