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三叶虫可能起源于类似于节肢动物的动物，如斯普里格蠕虫或其他隐生宙埃迪卡拉纪时期类似三叶虫的动物。而人们发现早期三叶虫与布尔吉斯页岩和其他寒武纪的节肢动物化石有许多类似的地方，由此推测三叶虫与其他节肢动物可能在埃迪卡拉纪和寒武纪的界线之前应该有共同的祖先。此外，科学家也推断三叶虫可能起源于环节动物祖先。在埃迪卡拉发现了所谓的 ‘软体三叶虫’ ，可能位于祖先线系中的某个位置。
跌宕起伏
早古生代（寒武纪、 奥陶纪和志留纪）是三叶虫演化的鼎盛时期，这段时期三叶虫家族与地球历史发生若干次重大事件有密切关系。 晚古生代（泥盆纪、 石炭纪和二叠纪）则是三叶虫的低谷。我们接下来就以时间轴来揭示三叶虫家族一段高潮与低谷并存，繁荣与消亡兼有的辉煌历史。
寒武纪称雄
寒武纪是三叶虫家族真正 登 上 演 化 舞 台 的 时期。这个时候总体上三叶虫的头部比较大，尾部较小。最值得一提的是三叶虫的眼睛。大多数三叶虫眼睛具有连续角膜覆盖视觉区复眼；它们具有很多邻近的透镜紧密的堆积在一个视觉面上。三叶虫眼睛的透镜体是由方解石构成的。有矿物学知识的人可能知道方解石虽然透明但具有双折射率，不利于视觉系统。但是三叶虫却良好地应用了这个系统。
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