在相当长的时期内，地质学界一直认为三叶虫是最早出现的硬体生物，并把它的出现认定为前寒武系—寒武系的界线。这种观点一直延续了近百年。
随着生物地层学研究的深入和几十年坚持不懈地探索，人们在前寒武纪晚期地层中找到了软体动物的化石，如水螅、水母等，加深了对生命进化史的认识。后来，在三叶虫与软体动物出现的层位之间，又陆陆续续地找到了各种各样的骨骼生物化石，主要有软舌螺等小壳动物，引起了人们的更大兴趣。
三页虫化石
与软舌螺相伴生的，或者在更古老的地层中出现的僧帽状等形态的骨片大多是磷酸钙质的，它们的个体极小，只有在高倍显微镜下，才能看得清。这曾一度使不少古生物学者迷惑不解。直到20世纪80年代的后期，研究人员才逐渐地认识到，这一现象也许真正代表着骨骼出现的初级阶段。这是因为，一些现生鲨鱼的耳石在胚胎时期是磷质的，而到了成年期，它们又成为霰石质（磷酸钙）的了；在介形虫和海生腕足动物的生命史中，也存在着以磷酸钙壳向碳酸钙壳过渡的现象。对这些极为古老的生物骨骼的显微观察还发现，其中有不少磷酸钙结晶的定向轴，表现出受生命作用的控制，这也意味着它们是原生的。
当然，持反对意见的也大有人在，他们认为，在绝大多数以沉积碳酸钙的形式形成骨骼的生物中，并不具备这种从磷酸钙向碳酸钙的转变。在目前的争论中，前一种意见似乎占了上风。
在澳大利亚和中国华南等地的隐生宙和显生宙之交的地层中，还找到了许多形态各异的海绵或古杯类的骨针化石，它们玲珑剔透，显然是硅酸盐质的。在西伯利亚、蒙古、中国的华南地区、伊朗、摩洛哥、西班牙、澳大利亚、格陵兰、法国等都找到了产于下寒武统底部的双层状、波浪起伏状、交叉纹饰状甚至形态高度变异的右旋或左旋的磷质骨片。
那么，地球上最早出现的骨骼到底是什么样子？是磷酸盐质的还是碳酸盐质的或者硅酸盐质的？或者三者兼而有之？科学界对此依然争论不休，当然，无论从生命的进化、古生物学研究还是地层学研究来看，这些最早期的生物骨骼化石都是极其有价值的。
接下来的一个大疑问就是：为什么有骨骼的硬体生物会在5.4亿年前出现，而不在更早或更晚的时期呢？对此，有的科学家解释说，在隐生宙与显生宙之交，地球表面的氧含量突然增加，海水中溶解的氧也比以前增加了许多，这样就会促进生物体内碳酸钙的分泌，形成了骨骼。这种氧含量的增加，有力地促进了当时古生物群落对水中钙质的吸收。这话听起来似乎有理，可是当时的氧为什么会突然增加呢？所增加的氧从何而来呢？
有人认为可能是当时海洋中繁盛的低等藻类的光合作用大大提高了大气层中自由氧的含量。但是地质记录清楚地表明，早在18亿年前的中元古代，地球上的藻类就已十分繁盛了。在8亿多年前形成的地层中，宏观藻类密密麻麻地堆积。显然，这很难解释地球上氧含量的突然增加，也难以解释有骨骼生物的出现。至今，这是一个谜。