地球上最早出现的动物可能是从没有细胞核的原核生物演化来的，是单细胞的原生动物，有细胞核和细胞器，但是没有器官的分化。迄今确认的最早的原生动物发现于美国科罗拉多大峡谷，是一些瓶状微体化石所代表的动物，生活时代约为7.5亿年前，形似现生的一类有骨骼的变形虫。
地球上最早出现的动物可能是从没有细胞核的原核生物（如蓝细菌）演化来的，是单细胞的原生动物，有细胞核和细胞器，但是没有器官的分化。这些单细胞的原生动物在寒武纪之前很少有化石记录。迄今确认的最早的原生动物发现于美国科罗拉多大峡谷，是一些瓶状微体化石所代表的动物，生活时代约为7.5亿年前，形似现生的一类有骨骼的变形虫。
早期多细胞动物的化石材料则比较丰富，可以从中看出早期原生动物的形态特征。5.8亿～5.4亿年前的埃迪卡拉动物群中有软躯体动物，更早的6亿～5.8亿年前的瓮安动物群中有动物胚胎，而在6.35亿～5.8亿年前的蓝田生物群中，可以看到具有触手和类似肠道特征、形态可与现生腔肠动物或蠕虫类相比较的动物。目前发现的最早的后生动物遗骸化石，可能是产于纳米比亚7.6亿～5.5亿年前地层中的一些海绵状的化石。这种中空的花瓶状海绵化石只有一粒灰尘那么大，全身布满能控制水流的孔，其生存年代与通过分子钟计算的动物起源时间非常匹配。研究人员也曾预测，海绵体可能是地球上最早的后生动物生命的形态。
后生动物出现以后不久就演化出了骨骼。目前公认最早的长有骨骼的后生动物化石是出现在5.48亿～5.42亿年前的克劳德管。而年代更早的，如瓮安动物群中保存的5.8亿年前的大量海绵化石、骨针化石等，都还未有定论。
到寒武纪初的小壳动物演化大辐射（距今约5.4亿年）时，涌现出大量长度多为毫米级的多门类骨骼化后生动物化石，它们包括软体动物、节肢动物、腕足动物、腔肠动物、环节动物和海绵动物等，以及一些分类位置不明的化石，这一现象称为早期后生动物骨骼化事件。
后生动物的骨骼化很可能是多种原因引起的：外因可归为大气含氧水平的提高，或者海水中钙离子浓度上升等，内因有发育受到调控机制的控制和捕食压力等。后生动物骨骼化了，就能够迅速进行辐射状的演化，并在此后的地质历史中逐渐成为生物界的主要成员。
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