Obdobje od 540 milijonov let nazaj do 520 milijonov let je zaznamovalo navidezno obilico večceličnih oblik življenja v svetovnih oceanih, dogodek, znan kot Kambrijska eksplozija. Veliko teh nevretenčarjev Cambrian, ki so se ohranili v znameniti škrlatni Burgess iz Kanade, pa tudi v drugih fosilnih nahajališčih okoli sveta, so bili resnično presenetljivi, kolikor so paleontologi nekoč verjeli, da predstavljajo povsem novo (in zdaj že izumrlo) filo življenje. To ni več sprejeta modrost - jasno je, da je bila večina, če ne vsi, kambrijski organizmi na daljavo povezani s sodobnimi mehkužci in raki. Kljub temu so bile to nekatere najbolj tujerodne živali v Zemljini zgodovini.
Ime pove vse: Ko je Charles Doolittle Walcott prvič pobral Hallucigenijo iz Burgesov Šale, pred več kot stoletjem je bil tako obupan nad svojim videzom, da je skoraj mislil, da je halucinirajo. Tole nevretenčarji je značilno sedem ali osem parov vretenastih nog, enako število parnih konic, ki štrlijo s hrbta, in glava, ki se skoraj ne razlikuje od repa. (Pri prvih rekonstrukcijah Hallucigenije je ta žival hodila po bodicah, noge so zmotile parne antene.) desetletja so naravoslovci razmišljali o tem, ali je Hallucigenia predstavljala povsem nov (in popolnoma izumrl) živalski tip kambrij obdobje; danes se verjame, da je bil na daleč prednikon onychophorans ali žametnih črvov.
V obdobju kambrij je bila velika večina morskih živali drobnih, dolgih več kot nekaj centimetrov, vendar ne "nenormalnih kozic", Anomalocaris, ki so merile čez tri noge od glave do repa. Težko je pretiravati s čudnostjo tega velikanskega nevretenčarja: Anomalocaris je bil opremljen z zaledenelimi, sestavljenimi očmi; široka usta, ki so bila podobna obroču ananasa, na obeh straneh z dvema konicama, valovitima "rokama"; in širok, v obliki ventilatorja rep, s katerim se je poganjal skozi vodo. Nič manj avtoritete kot Stephen Jay Gould je v svojem semenu napačno vzel Anomalocaris zaradi prej neznanega živalskega tipa knjiga o skrilavcu Burgess, "Čudovito življenje." Danes je teža dokazov, da je bil starodavni prednik členonožci.
Če bi obstajal samo en ali dva obstoječa fosila Marrelle, bi lahko oprostili paleontologom, da mislijo, da je ta kambrijski nevretenčar nekakšne bizarne mutacije - toda Marrella je v resnici najpogostejši fosil v skrilavcu Burgess, ki ga predstavlja več kot 25.000 osebki. Videti nekako kot vesoljske ladje Vorlon iz "Babylon 5" (posnetki na YouTubu so dobra referenca), Marrella je bila za katere so značilne seznanjene antene, trni v glavo in 25 karoserijskih segmentov, od katerih ima vsak svoj par noge. Manj kot centimeter dolga je bila Marrella nekoliko videti kot okrašena trilobit (široko razširjena družina kambrijskih nevretenčarjev, s katerimi je bila le na daljavo povezana), in domnevno je bilo, da se je nahranila s čiščenjem organskih naplavin na oceanskem dnu.
Videti je nekako kot dva palca Stegosaurus (čeprav mu ni manjkalo glave, repa ali nobenih nog), Wiwaxia je bil rahlo oklepan kambrijski nevretenčar, ki je bil na videz že od daleč prednikov mehkužci. Obstaja dovolj fosilnih primerkov te živali, da ugibajo o njenem življenjskem ciklu. Zdi se, da mladoletni Wiwaxiji ni manjkalo značilnih obrambnih konic, ki so se ji dvigale s hrbta, medtem ko so bili zreli posamezniki bolj debelo oklepljeni in so nosili celoten kompleter teh smrtonosnih izrastki. Spodnji del Wiwaxia je v zapisu fosilov manj potrjen, vendar je bil očitno mehak, raven in brez oklepa ter je imel mišičasto "stopalo", ki se je uporabljalo za premikanje.
Ko so ga prvič prepoznali v skrilavcu Burgess, je bil bizaren Opabinia naveden kot dokaz za nenadni razvoj večcelično življenje v obdobju kambrij (v tem kontekstu "nenadno" pomeni nekaj milijonov let, ne pa 20 ali 30) milijonov let). Pet zaledenelih oči, obrnjena usta in izrazit proboscis opabinije ima videz, da so bili nagnjeni, vendar pozneje preiskava tesno povezane Anomalocaris je pokazala, da so se kambrijski nevretenčarji razvijali s približno enakim tempom kot vse drugo življenje na Zemljo. Čeprav je bilo težko klasificirati Opabinio, se razume, da je nekakšen prednik sodobnih členonožcev.
Leanchoilia je bil različno opisan kot "arahnomorf" (predlagana klada členonožcev, ki vključuje oba živa pajki in izumrli trilobiti) in kot "megacheiran" (izumrli razred členonožcev, za katerega so značilni njihovi povečani dodatki). Ta dva palčna dolga nevretenčarka ni tako bizarna kot nekatere druge živali na tem seznamu, vendar je "malo" malo tega, malo tega "anatomija je predmetna lekcija o tem, kako težko je razvrstiti 500 milijonov let favna. Kar lahko z gotovostjo trdimo, je, da štirje zalezovalci Leanchoilie niso bili posebej uporabni. Zdi se, da je ta nevretenčar raje uporabil svoje občutljive pipke, da bi se počutil na dnu oceana.
V kambrijskem svetu, kjer so bile evolucijske norme štiri, pet ali celo sedem oči, je najbolj nenavadna stvar Isoxys, paradoksalno, njegova dve bulbous očesi, zaradi česar je bil videti kot mutirana kozica. Z vidika naravoslovcev je bila najbolj presenetljiva značilnost Isoxys-a tanek, prožen karapace, razdeljen na dva "ventila" in športno kratke bodice spredaj in zadaj. Najverjetneje se je ta lupina razvila kot primitivno obrambno sredstvo pred plenilci, lahko pa je tudi (ali namesto tega) služila hidrodinamični funkciji, ko je Isoxys plaval v globokem morju. Med različnimi vrstami Isoxys je mogoče razlikovati po velikosti in obliki njihovih oči, ki ustrezajo intenzivnosti svetlobe, ki prodira v različne oceanske globine.
Ta kambrijski nevretenčar ni bil prednik za členonožce, ampak za iglokožci (družina morskih živali, ki vključuje morske zvezde in morske ježke). Helicocystis ni bil vidno osupljiv - v bistvu dva palca visok okrogel pecelj, zasidran na oceansko dno -, vendar podroben analiza fosiliziranih lestvic izda prisotnost petih specializiranih žlebov, ki se spiralno vrtijo iz tega bitja usta. Prav zaradi te petkratne simetrije je nastalo, deset deset milijonov let, petokritih iglokožcev, ki jih poznamo danes. Dala je alternativno predlogo za dvostransko ali dvotirno simetrijo, ki jo je prikazala velika večina vretenčarjev in nevretenčarjev.
Obstaja več kot 5000 identificiranih fosilnih primerkov Canadaspisa, kar je paleontologom omogočilo, da to nevretenčarje zelo natančno rekonstruirajo. Nenavadno je videti, da je "glava" Canadaspisa videti kot razkropljen rep, ki poganja štiri stebelna očesa (dve dolgi, dve kratki), medtem ko je njegov "rep" videti, kot da je postavljen tja, kamor bi morala oditi njegova glava. Ugiba se, da je Canadaspis hodil po oceanskem dnu na svojih dvanajstih parih nog (kar ustreza enako številu telesni segmenti), kremplji na koncu sprednjih dodatkov mešajo sedimente, da izkopljejo bakterije in druge detrituse za hrana. Kakor je dobro potrjeno, pa je Canadaspis zelo težko razvrstiti; nekoč se je mislilo, da je neposredno prednikov raki, vendar se je morda od drevesa življenja odcepil še prej.
Nenavaden videz kambrijskih vretenčarjev je v današnjem svetu najbolj podoben nenavadnemu videzu sodobnih kozic. Dejansko je bil Waptia, tretji najpogostejši fosilni nevretenčar iz skrilavca Burgess (po Marreli in Canadaspisu), prepoznavno neposreden prednik modernih kozic, z zrnatimi očmi, segmentiranim telesom, poltrdim karapakom in večkratnim noge. Možno je, da je bil ta nevretenčar celo obarvan roza. Ena značilnost Waptia je, da so se njegovi štirje sprednji pari okončin razlikovali od šestih zadnjih parov okončin; prve so uporabljali za hojo po morskem dnu, druge pa za pogon skozi vodo v iskanju hrane.
Ena najbolj vznemirljivih stvari pri nevretenčarjih Cambrian je, da se novi rodovi nenehno odkopavajo, pogosto na izjemno oddaljenih krajih. Na svet je bil objavljen leta 2014, po odkritju na Grenlandiji je bil Tamiscolaris bližnji sorodnik Anomalocaris (glej drugi diapozitiv zgoraj), ki je meril skoraj tri metre od glave do repa. Glavna razlika je v tem, da ker je Anomalocaris očitno plenil na svojih nevretenčarjih, je bil Tamiscolaris eden izmed prvi "filter za dovajanje filtrov" na svetu, ki mikroorganizme čuti iz morja z nežnimi ščetinami na svojih sprednjih dodatkih. Jasno je, da se je Tamiscolaris razvil iz anomalokarida v slogu "plenilca", ki je povzročil spreminjanje ekoloških pogojev, zaradi katerih so mikroskopski viri hrane postali bolj obilni.
Verjetno najbolj čudna kambrijska nevretenčarka, ki je bila predstavljena tukaj, je Aysheaia paradoksalno tudi ena najbolje razumenih. Ima veliko skupnih funkcij tako z onikoforanci, znan tudi kot žametni črvi, kot z mikroskopskimi bitji, znanimi kot tardigrade, ali "voda medvedi. "Sodeč po svoji značilni anatomiji, je ta en ali dva palca dolga žival pasla na prazgodovinskih gobicah, ki jih je tesno stiskala s svojimi številnimi kremplji. Oblika ust ustuje na plenilsko hranjenje in ne na detritusno hranjenje - tako kot pri seznanjenih strukturah okoli njega usta, ki bi jih verjetno uporabili za prijemanje plena, skupaj s šestimi prstnimi strukturami, ki rastejo iz tega nevretenčarja glava.