Началом Фанерозойского эона принято считать Палеозойскую эру, т. е. «эру древней жизни», в течение 300 миллионов лет которой шёл эволюционный процесс развития жизни от примитивных организмов, начавших развиваться ещё в Протерозое, до насекомых, рыб и пресмыкающихся, развитием своим обязанных палеозойской эре, условия среды которой стали благоприятными для интенсивного мутагенеза растений и животных.
Для Палеозоя характерно обилие освободившейся воды, что привело к повышению уровня океанов и морей, внутри континентов возникали мелководные моря и обширные болота с богатой растительностью, что вело к образованию, из осаждающихся на их дно, органических осадков, мела, каменного угля и нефти. Это говорит о том, что на протяжении всего палеозоя климат был мягким, что и давало возможность проявлениям жизненной энергии растений и животных.
Палеозойская эра делится на шесть периодов:1.Кембрийский; 2.Ордовикский; 3.Силурский; 4.Девонский; 5.Карбонский; и, 6.Пермский периоды.
Перед кембрийским расцветом жизни, в протерозойских морях, за 100 миллионов лет до кембрия, существовала эдиакарианская фауна мягкотелых организмов. По их останкам можно судит, что это были плоские существа ячеистой («стёганой») формы, обитавшие на дне мелководных морей, за сто миллионов лет до кембрийского периода.
Эдиакарианская фауна конца протерозойского эона сменилась томмотианской фауной кембрийского периода палеозойской эры. Палеонтологи представителей томмотианской фауны называют «мелкими раковистыми ископаемыми», объекты которой – крошечные конусы, плоские шляпки круглой формы, кольце – и спиралевидные раковины и многие другие формы ракообразных. Их следы находят в раннекембрийских породах во всех частях света. Существуют они более 10 миллионов лет и быстро исчезают. Сменяют их беспозвоночные животные: губки и трилобиты, небольшие организмы плоской формы, живущие на мелководье. Трилобиты имели твёрдый панцирь, защищавший их от внешнего мира.
Эволюционный мутагенез и естественный отбор в кембрии поражает своим разнообразием; так С. Д. Улкотт в сланцевых отложениях скалистых гор США, относящихся к кембрию, собрал 80 000 образцов ископаемых организмов, минерализованных в слоистых сланцах. Позвоночные, до конца кембрия не встречаются в окаменевших слоях; и только в конце кембрия находят минерализованные фрагменты бесчелюстных рыб, один вид которых – минога, дожил до наших дней.
Процесс эволюции рыб продолжался в ордовикском периоде вплоть до силурийского периода, когда, начиная с 400 000 000 лет, появились новые виды рыб. Они имели спинные плавники, чешую и челюсти.
В девонском периоде появляются двоякодышащие рыбы, способные получать кислород из воды при помощи жабер, а из воздуха при помощи примитивных лёгких, которые помогли в будущем сформироваться сухопутным формам жизни.
Так амфибии, которые способны жить как в воде, так и на суше, появляются уже в окаменелостях конца девонского периода; они имеют все признаки происхождения от двоякодышащих рыб. Процесс мутагенеза амфибий от рыб длился более 15 миллионов лет. Процесс мутагенеза любых форм жизни не так прост; в периоды массового мутагенеза, как в кембрии или девоне, по всей вероятности, возникали специфические условия, при которых жизнь подвергала испытаниям естественным отбором все виды животных и растений на их приспособляемость к условиям их среды обитания. И горе, не успевшим приспособиться; метла естественного отбора сметала их в каменные скрижали метаистории. В таких условиях естественный отбор не мог не развить множества параллельных, близкородственных ветвей, конвергируюшихся по тем или другим признакам, испытывая их на прочность.
