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Paläontologen haben die Fossilienbestände vieler tausend Organismen, die in der Vergangenheit gelebt haben, wiederhergestellt und untersucht. Dieser Fossilienbestand zeigt, dass sich viele Arten ausgestorbener Organismen in ihrer Form sehr von allen jetzt lebenden unterschieden. Es zeigt auch Abfolgen von Organismen im Laufe der Zeit (siehe faunale Abfolge, Gesetz von; Geochronologie: Bestimmung der Beziehungen von Fossilien zu Gesteinsschichten), die ihren Übergang von einer Form zur anderen manifestieren.,

Wenn ein Organismus stirbt, wird er meist durch andere Lebensformen und durch Verwitterungsprozesse zerstört. In seltenen Fällen bleiben einige Körperteile—besonders harte wie Muscheln, Zähne oder Knochen—erhalten, indem sie in Schlamm vergraben oder auf andere Weise vor Raubtieren und Wetter geschützt werden. Schließlich können sie mit den Felsen, in die sie eingebettet sind, versteinert und auf unbestimmte Zeit erhalten werden., Methoden wie radiometrische Datierung-Messung der Mengen an natürlichen radioaktiven Atomen, die in bestimmten Mineralien verbleiben, um die verstrichene Zeit seit ihrer Entstehung zu bestimmen-ermöglichen es, den Zeitraum zu schätzen, in dem die Gesteine entstanden sind, und die damit verbundenen Fossilien, wurden gebildet.

Radiometrische Datierung zeigt an, dass die Erde vor etwa 4,5 Milliarden Jahren gebildet wurde. Die frühesten Fossilien ähneln Mikroorganismen wie Bakterien und Cyanobakterien (Blaualgen); Die ältesten dieser Fossilien erscheinen in Gesteinen, die 3, 5 Milliarden Jahre alt sind (siehe präkambrische Zeit)., Die ältesten bekannten Tierfossilien, etwa 700 Millionen Jahre alt, stammen aus der sogenannten Ediacara-Fauna, kleinen wurmartigen Kreaturen mit weichen Körpern. Zahlreiche Fossilien, die zu vielen lebenden Phyla gehören und mineralisierte Skelette aufweisen, erscheinen in etwa 540 Millionen Jahren alten Gesteinen. Diese Organismen unterscheiden sich von Organismen, die jetzt leben, und von denen, die zu dazwischen liegenden Zeiten leben. Einige sind so radikal anders, dass Paläontologen neue Phyla geschaffen haben, um sie zu klassifizieren. (Siehe kambrische Periode.,) Die ersten Wirbeltiere, Tiere mit Rückenknochen, erschienen vor etwa 400 Millionen Jahren; die ersten Säugetiere vor weniger als 200 Millionen Jahren. Die von Fossilien aufgezeichnete Lebensgeschichte ist ein überzeugender Beweis für die Evolution.

Der Fossilienbestand ist unvollständig. Von dem geringen Anteil der als Fossilien erhaltenen Organismen wurde nur ein winziger Bruchteil von Paläontologen geborgen und untersucht. In einigen Fällen wurde die Abfolge der Formulare im Laufe der Zeit detailliert rekonstruiert. Ein Beispiel ist die Entwicklung des Pferdes., Das Pferd kann auf ein Tier von der Größe eines Hundes zurückgeführt werden, das mehrere Zehen an jedem Fuß und Zähne hat, die zum Stöbern geeignet sind; Dieses Tier, das Morgenpferd (Gattung Hyracotherium) genannt wird, lebte vor mehr als 50 Millionen Jahren. Die jüngste Form, das moderne Pferd (Equus), ist viel größer, ist ein Toed und hat Zähne, die zum Weiden geeignet sind. Die Übergangsformen sind als Fossilien gut erhalten, ebenso wie viele andere Arten ausgestorbener Pferde, die sich in verschiedene Richtungen entwickelten und keine lebenden Nachkommen hinterließen.,

Paläontologen haben anhand von rekonstruierten Fossilien Beispiele radikaler evolutionärer Übergänge in Form und Funktion rekonstruiert. Zum Beispiel enthält der Unterkiefer von Reptilien mehrere Knochen, aber der von Säugetieren nur einen. Die anderen Knochen im Reptilienkiefer entwickelten sich unverkennbar zu Knochen, die jetzt im Säugetierohr gefunden wurden. Ein solcher Übergang erscheint zunächst unwahrscheinlich—es ist schwer vorstellbar, welche Funktion solche Knochen in ihren Zwischenstadien gehabt haben könnten., Paläontologen entdeckten jedoch zwei Übergangsformen von säugetierähnlichen Reptilien, sogenannte Therapsiden, die ein doppeltes Kiefergelenk (dh zwei Scharnierpunkte nebeneinander) hatten—ein Gelenk, das aus den Knochen bestand, die im Säugetierkiefer verbleiben, und das andere bestehend aus den Quadrat-und Gelenkknochen, die schließlich zum Hammer und Amboss des Säugetierohrs wurden. (Siehe auch Säugetier: Skelett.)

Für skeptische Zeitgenossen Darwins war das „fehlende Glied“—das Fehlen einer bekannten Übergangsform zwischen Affen und Menschen—ein Schlachtruf, wie es für nicht informierte Menschen danach blieb., Nicht eine, sondern viele Kreaturen zwischen lebenden Affen und Menschen wurden seitdem als Fossilien gefunden. Die ältesten bekannten fossilen Hominine-d. H. Primaten, die zur menschlichen Abstammung gehören, nachdem sie sich von den Affen getrennt haben—sind 6 Millionen bis 7 Millionen Jahre alt, stammen aus Afrika und sind als Sahelanthropus und Orrorin (oder Praeanthropus) bekannt, die überwiegend zweibeinig waren, wenn sie sich auf dem Boden befanden, aber sehr kleine Gehirne hatten. Ardipithecus lebte vor etwa 4,4 Millionen Jahren, auch in Afrika., Zahlreiche fossile Überreste verschiedener afrikanischer Herkunft sind von Australopithecus bekannt, einem Hominin, das vor 3 Millionen bis 4 Millionen Jahren auftrat. Australopithecus hatte eine aufrechte menschliche Haltung, aber eine Schädelkapazität von weniger als 500 ccm (was einem Gehirngewicht von etwa 500 Gramm entspricht), vergleichbar mit der eines Gorillas oder Schimpansen und etwa einem Drittel der Menschen. Sein Kopf zeigte eine Mischung aus Affen und menschlichen Eigenschaften—eine niedrige Stirn und ein langes, apelikes Gesicht, aber mit Zähnen, die wie die des Menschen proportioniert waren., Andere frühe Hominine, die teilweise zeitgleich mit Australopithecus waren, waren Kenyanthropus und Paranthropus; Beide hatten vergleichsweise kleine Gehirne, obwohl einige Arten von Paranthropus größere Körper hatten. Paranthropus stellt einen Seitenzweig in der Hominin-Linie dar, der ausgestorben ist. Zusammen mit der erhöhten Schädelkapazität wurden andere menschliche Merkmale bei Homo habilis gefunden, der vor etwa 1, 5 Millionen bis 2 Millionen Jahren in Afrika lebte und eine Schädelkapazität von mehr als 600 cm3 (Gehirngewicht von 600 Gramm) aufwies, und bei H. erectus, der zwischen 0, 5 Millionen und mehr als 1 lebte.,Vor 5 Millionen Jahren reichten sie weit über Afrika, Asien und Europa und hatten eine Schädelkapazität von 800 bis 1.100 ccm (Gehirngewicht von 800 bis 1.100 Gramm). Die Gehirngrößen von H. ergaster, H. antecessor und H. heidelbergensis waren ungefähr die des Gehirns von H. erectus, von denen einige Arten teilweise zeitgleich waren, obwohl sie in verschiedenen Regionen der östlichen Hemisphäre lebten. (Siehe auch menschliche Evolution.,)