Nel complesso, la documentazione fossile contiene solo esoscheletri mineralizzati, poiché questi sono di gran lunga i più durevoli. Poiché si pensa che la maggior parte dei lignaggi con esoscheletri sia iniziata con un esoscheletro non mineralizzato che in seguito hanno mineralizzato, questo rende difficile commentare la primissima evoluzione dell’esoscheletro di ogni lignaggio. È noto, tuttavia, che in un brevissimo corso di tempo, poco prima del periodo cambriano, esoscheletri fatti di vari materiali – silice, fosfato di calcio, calcite, aragonite e persino fiocchi minerali incollati insieme-sono sorti in una gamma di ambienti diversi. La maggior parte dei lignaggi adottò la forma di carbonato di calcio che era stabile nell’oceano al momento della loro prima mineralizzazione, e non cambiò da questo minerale morph – anche quando divenne il meno favorevole.
Alcuni organismi precambriani (Ediacaran) producevano gusci esterni duri ma non mineralizzati, mentre altri, come Cloudina, avevano un esoscheletro calcificato, ma gli scheletri mineralizzati non divennero comuni fino all’inizio del periodo cambriano, con l’ascesa della “piccola fauna shelly”. Subito dopo la base del Cambriano, questi fossili in miniatura diventano diversi e abbondanti – questa brusca può essere un’illusione, dal momento che le condizioni chimiche che conservavano le piccole conchiglie apparivano allo stesso tempo. La maggior parte degli altri organismi che formano gusci compaiono durante il periodo cambriano, con i Briozoi che sono l’unico phylum calcificante ad apparire più tardi, nell’Ordoviciano. L “improvvisa comparsa di conchiglie è stato collegato ad un cambiamento nella chimica dell” oceano che ha reso i composti di calcio di cui i gusci sono costruiti abbastanza stabile per essere precipitato in un guscio. Tuttavia, è improbabile che questa sia una causa sufficiente, poiché il principale costo di costruzione dei gusci è nella creazione delle proteine e dei polisaccaridi necessari per la struttura composita del guscio, non nella precipitazione dei componenti minerali. La scheletrizzazione apparve anche quasi esattamente nello stesso momento in cui gli animali iniziarono a scavare per evitare la predazione, e uno dei primi esoscheletri era fatto di fiocchi minerali incollati insieme, suggerendo che la scheletrizzazione era anche una risposta all’aumento della pressione dei predatori.
La chimica oceanica può anche controllare quali gusci minerali sono costruiti. Il carbonato di calcio ha due forme, la calcite stabile e l’aragonite metastabile, che è stabile in un intervallo ragionevole di ambienti chimici ma diventa rapidamente instabile al di fuori di questo intervallo. Quando gli oceani contengono una percentuale relativamente alta di magnesio rispetto al calcio, l’aragonite è più stabile, ma quando la concentrazione di magnesio diminuisce, diventa meno stabile, quindi più difficile da incorporare in un esoscheletro, poiché tenderà a dissolversi.
Ad eccezione dei molluschi, i cui gusci spesso comprendono entrambe le forme, la maggior parte dei lignaggi utilizza solo una forma del minerale. La forma utilizzata sembra riflettere la chimica dell’acqua di mare – quindi quale forma è stata più facilmente precipitata-nel momento in cui il lignaggio si è evoluto per la prima volta uno scheletro calcificato, e non cambia in seguito. Tuttavia, l’abbondanza relativa di calcite – e aragonite-usando lignaggi non riflette la successiva chimica dell’acqua di mare – il rapporto magnesio/calcio degli oceani sembra avere un impatto trascurabile sul successo degli organismi, che è invece controllato principalmente dal modo in cui si riprendono dalle estinzioni di massa. Un gasteropode moderno recentemente scoperto Chrysomallon squamiferum che vive vicino a bocche idrotermali profonde illustra l ” influenza di entrambi gli ambienti chimici locali antichi e moderni: il suo guscio è fatto di aragonite, che si trova in alcuni dei primi molluschi fossili; ma ha anche piastre di armatura ai lati del suo piede, e questi sono mineralizzati con i solfuri di ferro pirite e greigite, che non erano mai stati trovati in precedenza in nessun metazoan ma i cui ingredienti sono emessi in grandi quantità dalle prese d’aria.