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在約5.4億年前開始的寒武紀時期，一次社交聚會可能類似於一場水下戰爭遊戲——當時所有生命都存在於海洋中，幾乎所有生物都會穿著某種外部盔甲，並配有尖刺頭盔。昆蟲和甲殼類動物的祖先穿著完整的外部骨骼，可能由蛋白質和幾丁質的混合物製成，就像現代龍蝦的殼一樣。海星狀生物和軟體動物從海水中提取碳酸鈣來製造它們的身體盔甲。甚至一種魚類般的進化死衚衕——甲冑魚，也設法在包裹著鱗片和由真正的骨骼製成的厚重骨板（即富含鈣和磷酸鹽的礦化軟骨）的情況下游泳。
然而，正是在那個時期性情溫和的軟體動物首先進化出了內部骨骼。蠕蟲狀生物，如牙形石[參見第75頁的“牙齒”]，開始礦化包圍它們原始脊髓的軟骨，成為最早的脊椎動物。骨質顱骨覆蓋物緊隨其後，其他具有更廣泛的軟骨內部骨骼的生物也很快隨之而來。由於這些游泳者使用肌肉收縮來推進自身，因此將肌肉錨定在堅固的骨骼上將提供更大的力量。硬化的骨骼也為身體變得更大和多樣化提供了更堅實的支架，為它們的本領增加了肢體。
作為關鍵礦物質，特別是鈣的大型且高度敏感的儲存庫，是骨骼可能在後期進化出的作用，但現在是人類骨骼最重要的功能之一。沒有鈣，心臟就無法跳動，腦細胞也無法放電，因此骨骼遠非惰性，而是在生長和自我破壞之間不斷變化，以滿足身體的需求並維持自身的結構。稱為破骨細胞（“骨骼破壞者”）的細胞會破壞舊的或死亡的骨組織，而成骨細胞（“骨骼生長者”）會產生新的骨細胞。這些細胞協同工作，每年更換大約10%的骨骼。在短期內，如果血液中的鈣水平過低，破骨細胞會破壞骨骼以釋放礦物質。相反，如果運動產生更大的肌肉，成骨細胞就會開始構建新的骨骼以承受它們的拉力。