Perioden från 540 miljoner år sedan till 520 miljoner år sedan markerade ett till synes över natt överflöd av flercelliga livsformer i världens hav, en händelse känd som Kambriska explosionen. Många av dessa kambriska ryggradslösa djur, bevarade i den berömda Burgess Shale från Kanada samt andra fossila avlagringar runt världen, var verkligen slående, i den utsträckning som paleontologer en gång trodde att de representerade helt nya (och nu utrotade) phyla av liv. Det är inte längre den accepterade visdomen - det är uppenbart att de flesta, om inte alla, kambriska organismer var avlägset besläktade med moderna blötdjur och kräftdjur. Fortfarande var dessa några av de mest främmande djur i jordens historia.
Namnet säger allt: När Charles Doolittle Walcott först plockade ut Hallucigenia från Burgess Shale, för mer än ett sekel sedan, blev han så flummoxed av dess utseende att han nästan trodde att han var hallucinerande. Detta ryggradslös kännetecknas av sju eller åtta par spindelade ben, ett lika antal parade spikar som sticker ut från ryggen och ett huvud som nästan inte kan skiljas från svansen. (De första rekonstruktionerna av Hallucigenia fick detta djur gå på ryggraden, benen felaktiga för parade antenner.) För i årtionden funderade naturen på huruvida Hallucigenia representerade en helt ny (och helt utrotad) djurfilyl i Kambrium period; idag tros det ha varit avlägset förfader till onykoforaner eller sammetmaskar.
Under den kambria perioden var den stora majoriteten av marina djur små, inte mer än några tum långa - men inte den "onormala räkan", Anomalocaris, som mätte över tre meter från huvud till svans. Det är svårt att överdriva konstigheten hos det här jättestora ryggradslösa djuret: Anomalocaris var utrustad med stjälkade, sammansatta ögon; en bred mun som såg ut som en ananasring, flankerad på vardera sidan av två spetsiga, böljande "armar"; och en bred, fläktformad svans som den brukade driva sig genom vattnet. Inte mindre en myndighet än Stephen Jay Gould misstog Anomalocaris för en tidigare okänd djurfilum i hans seminal bok om Burgess Shale, "Underbart liv." I dag är bevisens vikt att det var en gammal förfader till leddjur.
Om det bara fanns en eller två befintliga fossiler av Marrella, kan du förlåta paleontologer för att du tänkte att detta kambriska ryggradslösa djur var någon slags bisarr mutation - men Marrella är i själva verket den vanligaste fossilen i Burgess Shale, representerad av över 25 000 prover. Ser ut som Vorlon rymdskepp från "Babylon 5" (klipp på YouTube är en bra referens), Marrella var kännetecknad av dess parade antenner, bakåtvända huvudspikar och 25 kroppssegment eller så, med sina egna par ben. Mindre än en tum lång såg Marrella ut lite som en utsmyckad trilobit (en utbredd familj av kambriska ryggradslösa djur som det bara var avlägset besläktat med) och tros ha matat genom att rensa för organiskt skräp på havsbotten.
Ser ut som en två tum lång Stegosaurus (om än saknade ett huvud, en svans eller några ben), Wiwaxia var ett lätt pansrat kambriskt ryggradslösa djur som verkar ha varit avlägset förfäder till mollusker. Det finns tillräckligt med fossila exemplar av detta djur för att spekulera om dess livscykel. Den unga Wiwaxia verkar ha saknat de karakteristiska defensiva spikarna som sticker upp från ryggen, medan mogna individer var mer tjockt pansrade och bar hela komplementet av dessa dödliga utsprång. Den nedre delen av Wiwaxia är mindre välbevisad i fossilrekorden, men den var tydligt mjuk, platt och saknade rustning och innehöll en muskulös "fot" som användes för rörelse.
När den först identifierades i Burgess Shale, antogs den bisarra utseende Opabinia som bevis för den plötsliga utvecklingen av flercelliga liv under den kambria perioden ("plötsligt" i detta sammanhang som betyder under några miljoner år, snarare än 20 eller 30 miljoner år). De fem stjälkade ögonen, bakåtvända munnen och framstående proboscis av Opabinia ser ut som att ha samlats i hast, men senare Undersökning av de nära besläktade Anomalocaris demonstrerade att kambriska ryggradslösa djur utvecklades i ungefär samma takt som allt annat liv på Jorden. Även om det har varit svårt att klassificera Opabinia, förstås det på något sätt vara förfäder till moderna leddjur.
Leanchoilia har på olika sätt beskrivits som en "arachnomorph" (en föreslagen clad av leddjur som inkluderar båda levande spindlar och utrotade trilobiter) och som en "megacheiran" (en utdöd klass av leddjur som kännetecknas av deras utvidgade bilagor). Detta två tum långa ryggradslösa djur är inte lika bisarra utseende som några av de andra djuren på denna lista, men det är "lite lite av detta, lite av den "anatomi är en objektlektion i hur svårt det kan vara att klassificera 500 miljoner år gammal fauna. Vad vi kan säga med rimlig säkerhet är att de fyra stjälkade ögonen på Leanchoilia inte var särskilt användbara. Det verkar som om detta ryggradslösa djur föredrog att använda sina känsliga tentakler för att känna sig längs havsbotten.
I en kambrisk värld där fyra, fem eller till och med sju ögon var den evolutionära normen, var det konstigaste med Isoxys, paradoxalt nog, dess två glödande ögon, som fick den att se ut som en muterad räka. Från naturskådarnas synvinkel var Isoxys mest slående egenskap dess tunna, flexibla snören, uppdelad i två "ventiler" och sportiga korta ryggar fram och bak. Mest troligt har detta skal utvecklats som ett primitivt försvarsmedel mot rovdjur, och det kan också (eller istället) ha tjänat en hydrodynamisk funktion när Isoxys simmade i djuphavet. Det är möjligt att skilja mellan de olika arterna av Isoxys utifrån deras ögons storlek och form, vilket motsvarar ljusets intensitet som tränger in i olika havsdjup.
Detta kambriska ryggradslösa djur var inte förfäder till leddjur, utan till tagghudingar (familjen av marina djur som inkluderar sjöstjärnor och sjöborrar). Helicocystis var inte visuellt slående - i grund och botten en två tum hög, rundaktig stjälk förankrad på havsbotten - men en detaljerad analys av dess fossiliserade skalor förrätter närvaron av fem specialiserade spår som spiralerar ut från denna varelse mun. Det var denna begynnande femfaldiga symmetri som resulterade, tiotals miljoner år senare, i de femvapenade häckfiskarna vi känner idag. Det gav en alternativ mall till den bilaterala eller tvåfaldiga symmetrin som visas av de allra flesta ryggradsdjur och ryggradslösa djur.
Det finns över 5 000 identifierade fossila prover av Canadaspis, vilket har gjort det möjligt för paleontologer att rekonstruera detta ryggradslösa djur i detalj. Konstigt nog ser "huvudet" på Canadaspis ut som en tvinnad svans som skottar fyra stjälkade ögon (två långa, två korta) medan dess "svans" ser ut som om den är placerad där huvudet borde ha gått. Det gissas att Canadaspis promenerade längs havsbotten på sina tolv par ben (motsvarande ett lika stort antal kroppssegment), klorna på slutet av sina främre bilagor som rör upp sediment för att upptäcka bakterier och andra detritus för mat. Canadaspis har varit så svårt att klassificera; det troddes en gång vara direkt förfäder till kräftdjur, men kan ha förgrenats sig från livets träd ännu tidigare än så.
Det konstiga utseendet hos kambriska ryggradsdjur liknar i dagens värld det moderna räkans konstiga utseende. I själva verket var Waptia, det tredje vanligaste fossila ryggradslösa djuret i Burgess Shale (efter Marrella och Canadaspis), kännbart en direkt förfader till modern räka, med sina pärliga ögon, segmenterade kroppar, halvhårda snören och multiliple ben. Det är möjligt att detta ryggradslösa djur till och med har färgats rosa. Ett kännetecken för Waptia är att dess fyra främre par av lemmar skilde sig från dess sex bakre par av lemmar; de förra användes för att gå längs havsbotten och de senare för framdrivning genom vattnet på jakt efter mat.
En av de mest spännande sakerna med kambriska ryggradslösa djur är att nya släktingar kontinuerligt avslöjas, ofta på extremt avlägsna platser. Tillkännagav till världen 2014, efter upptäckten i Grönland, var Tamiscolaris en nära släkting till Anomalocaris (se andra bilden ovan) som mätte nästan tre meter från huvud till svans. Den största skillnaden är att medan Anomalocaris tydligt bytte på sina kollegor ryggradslösa djur var Tamiscolaris en av världens första "filtermatare", som kammar mikroorganismer ur havet med de känsliga borsten på sina främre bilagor. Det är uppenbart att Tamiscolaris utvecklats från en "apex predator" -stil anomalokarid som svar på förändrade ekologiska förhållanden som gjorde mikroskopiska matkällor mer omfattande.
Kanske det konstigaste kambriska ryggradslösa djuret som presenteras här är Aysheaia, paradoxalt nog, också en av de bäst förståda. Det har många funktioner gemensamt med både onychophorans, även känd som sammetmaskar, och de mikroskopiska varelserna kända som tardigrader, eller "vatten björnar. "För att bedöma utifrån sin distinkta anatomi, betade detta en- eller två-tums långa djur på förhistoriska svampar, som det klamrade fast åt med sina många klor. Formen på munnen signalerar rovfodring snarare än utfodring av detritus - liksom de parade strukturerna kring dess mun, som sannolikt användes för att ta tag i byte, tillsammans med de sex fingerliknande strukturerna som växte från detta ryggradslösa djur huvud.