寒武纪

地球这段遥远的过去开始于5.4亿年以前，见证了生命大爆炸中第一种硬体动物的进化。

因为寒武纪距今太过遥远，对于那时候地球的样子，人们了解得还很少。那时候的大陆只有一个主大陆和几个小型大陆，对动物来说，海底才是它们的栖息之地。在寒武纪，气候温暖，海平面上升，大片陆地被洪水淹没。浅滩为新型的动物生命创造了理想的生存环境，从而出现了有壳体保护或者内骨支撑的物种。这些动物都易于形成化石，所以与之前的软体动物不同，寒武纪的动物群留下了大量的遗骸。

壳体和骨架

寒武纪动物群的化石表明，在2000多万年的时间里，动物的躯体上很快就进化出了硬质。让生物学家困惑不解的是，既然软体动物一直存在了那么久，又为什么会向硬体进化呢。一种可能是，与地球的环境有关。由于蓝细菌和海藻的作用，空气中的氧含量稳定上升。到了寒武纪开始的时候，氧含量就已经高到了一定程度，能足以承受动物更加耗能的生活方式。氧含量的提高有助于动物们“燃烧”更多的食物，以提供足够的能量来构建新的躯体部位，如壳体和灵活的骨架。

为何坚硬

动物绝对不会进化出没有用处的新特性，所以这些新的躯体部位肯定有它们存在的意义。对固着在海底的动物来说，产生坚硬的躯体部位是有好处的。例如，一些被称为古杯动物的类海绵动物，它们靠过滤寒武纪海洋中的食物微粒过活。体内长出骨架后，它们就能生长到离海底几毫米的高度。虽然这并不是一个多大的高度，但是却更有利于它们觅食。

对总是动来动去的动物来说，一个坚硬的外壳在很多不同的方面都有用处。对寒武纪的软体动物来说，它们的壳体或者外骨骼不仅仅是可移动的庇护所，在它们受到袭击的时候提供有效的保护，还能为柔软的躯体提供附着支架，使其得到更好的发展。对节肢动物——包括三叶虫和其他具有分节附肢的动物——来说，坚硬的躯体部位能起到两个独立的作用。它们体外所覆盖着的外壳，是由彼此分离的盾片组成的，一方面能够提供保护，另一方面因为能够弯曲，有助于它们的移动。

寒武纪生命大爆炸

寒武纪见证了动物物种的一次爆增——可比作生命进化中的“大爆炸”。在这些新出现的物种中，有一些没能在寒武纪末期生存下来，如最早在著名的伯吉斯页岩中被鉴定为化石的动物。所有现存的主要动物族群也都是在寒武纪时期产生的，其中还包括人类所属的族群——脊索动物。

在生物进化中，这场令人惊讶的物种暴增被称为“寒武纪生命大爆炸”。这样的事情再也没有发生过，那当时又为什么会发生呢？科学家们对此提出了很多假设。一种观点认为，这次生命的爆增并没有看起来的那么具有爆炸性。这个理论指出，许多物种可能在这次爆发之前就已经存在了，但如果它们是软体动物的话，就不会留下什么遗迹。很多科学家都比较相信这种说法，但同时也认为，“寒武纪生命大爆炸”是真实存在的，只是没有最初看起来那么突然。这可能是由于氧含量或者海底布局发生了变化而引起的，也可能是因为生命到达了一个临界点，触发了一系列的连锁反应，从而形成了许多新的物种。