承接上文，时间来到 显生宙古生代寒武纪。 这一时期罗迪尼亚超大陆已经分裂为冈瓦纳大陆与劳亚大陆。“寒武纪”这个名字想必大家都不陌生，著名的“生物大爆发”就出现在这个时期。 “寒武纪大爆发”对地球生物的贡献有多大呢？ 请您看一组简单数据，您立刻就明白了。
在地球上的已知生物中，动物界共分为41个“门”，其中35个门存活至今，6个门已灭绝。存活至今的35个门中有19个诞生在寒武纪；6个已灭绝门中有4个诞生在寒武纪。也就是说，动物界共有23个门是在寒武纪时期出现的， 超过了总数一半以上 。可见，寒武纪这4400万年间对地球动物界的贡献可谓非同小可。
关于寒武纪生物大爆发的原因，科学界尚无统一定论。越来越多的科学家相信，它是由几个因素共同作用产生的结果：
1.两性生殖的出现。 这促使生物遗传基因产生突变的几率大大提高，使生物进化速度提高。
2.Hox基因调控下产生同源异形。 Hox基因又称同源异形基因，它负责调控关于细胞分裂、纺锤体方向，以及硬毛、附肢等部位发育的基因。人类的“六指症”就是受它影响所产生的。举个例子，某种生物本该长有鞭毛的地方，却长出了多余的口器或副肢等等。也就是说看似两种完全不同的生物，也许他们是同一种，只是身体器官的位置变化较大。在当时，生物基因没有现代生物那么复杂，Hox基因表现出的突变率也会较高，因此生物多样性就产生了。
3.相对丰富的含氧量。 寒武纪大气中的含氧量又达到了一个新的高度，能够支撑起一个需要更多氧气才能存在的生态圈，因此很多动物物种在此时诞生，并存活下来。
4.猎食性动物的诞生。 “大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米”的故事是在寒武纪开始的，体型大、更容易存活的个体，通过繁衍逐渐提高生态位，于是金字塔式的生态食物链结构出现了。填补各个生态位的物种也跟着陆续进化出现。
科学界还有一种观点，认为寒武纪生物大爆发是不存在的，生物一直是呈S曲线快速进化的。我们通过化石分析出的结果，也许十分片面。在寒武纪地层出现的动物化石种类中， 三叶虫占60%、腕足动物占30%，另外10%中有很多也都是“有壳动物” 。这可能说明“有壳”才容易形成化石保存至今。也许还有大量“无壳”动物也生活在寒武纪甚至寒武纪之前，但由于各种原因（如：岩石层相对薄弱、地质运动影响等等）无法保留下来被我们发现。可能是“ 趋同进化 ”作用，使寒武纪时期的生物都长出更容易生存下来的“外骨骼装甲”。
1995年，科学家在纳米比亚火山灰层中，发现了众多寒武纪之前的多细胞生物化石，填补了生物大爆发之前的埃迪卡拉纪末化石空白期，这也是对“寒武纪生物大爆发不存在”观点的佐证。
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地球简史4：生物大爆发前夕，生物化石空白期之谜
地球简史3：人类出现可以再早15亿年？