Kemikler omurgalılara has, orjinini eklemsi yumuşak iç iskeleti olan deniz canlılarında gırtlak ve deri alt katmanının (bazal membran) minerslizasyonu ile dişimsi çıkıntı ve koruyucu kabuk şeklinde değişmesinden alır.
Amphioxus (Türkçesi batrak) benzeri ilkel bir balıkımsının ardılları kıkırdağımsı iç iskeleti olan çenesiz balıkların akabinde büyük bir evrimsel adımla iskeletin mineralize olması kemiğin kökeni gibi gözüküyor.
Bbaşlangıcı 1,5 milyar yıl öncesinde tektonik hateketler sonucunda mineraller ve bol miktarda kalsiyum karbonat okyanuslarda açığa çıktı. Bu dönemde denizlerde yaşayan organizmalarda bu mineraller vücutlarında birikmeye başladı. Uzuvlarda biriken mineraller güçlü ve korunmalı kol ve bacakımsı yapılar haline geldi. Aynı zamanda hareketi kolaylaştırdı ve daha uzak mesafelere gidebilmeyi mümkün kıldı. Fakat dış iskelet büyümeyi kısıtladığı için evrimsel ilerlemede dış iskeletin iç iskelete dönüşmesi avantaj oluşturdu. Ayrıca bu minerallerin birikmesiyle ağırlaşan uzuvları hareket ettirebilmek kasların gelişimine olanak sağladı.
Zamanla okyanuslarda yaşayan canlıların kalsiyum karbonat iskeleti kalsiyum fosfata dönmüş. Bunun sebebinin artan hareket ile açığa çıkan asitin (laktik asit gibi) kalsiyum karbonatı yıkımlaması olabilir. Kalsiyim fosfat daha stabil ve asiditeye dayanabiliyor.
2. adım koruyucu kalkanlardan iç iskelete geçiş. En erken iskeletler mineralize olmamış kolajen bazlı olmayan kıkırdaklılar. Hagfish, lancelet gibi canlıların gırtlaklarında görülüyor. Bunların ardından köpek balıkları gibi kolejen bazlı kıkırdak iskeleti olanlar geliyor. Daha sonra da bu kıkırdağın degrade olup kemikleşmesi. Muhtemelen actinodin gen ailesindeki değişimler sonucu balıkların yüzgeçlerinin kol ve bacak uzuvlarına dönüşmesi mümkün olmuş. Böylece omurgalılar oluşmuş, denizlerden karalara çıkılmış ve canlı çeşitliliği artmış.
Mineralizasyonda rol oynayan genler SCPP (specific secretory calcium-binding phospoprotein )bunlar kemik ve dişin oluşumunda rol oynayan genler. SSCP varyasyonları da dişi saran enamel kup oluşumunda görülüyor.
Kıkırdak yapı ise RUNT gen ailesi yoluyla sentezleniyor. Runx 1, -2 ve -3 proteinlerinin kıkırdak gelişiminde rol oynadığı, fare deneylerinde yokluğunda kemiğin gelişmediği görülmüş.
