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Los paleontólogos han recuperado y estudiado los restos fósiles de muchos miles de organismos que vivieron en el pasado. Este registro fósil muestra que muchos tipos de organismos extintos eran muy diferentes en forma de cualquier organismo vivo. También muestra sucesiones de organismos a través del tiempo (véase sucesión faunal, ley de geocronología: determinación de las relaciones de los fósiles con los estratos rocosos), manifestando su transición de una forma a otra.,

Cuando un organismo muere, generalmente es destruido por otras formas de vida y por procesos de erosión. En raras ocasiones, algunas partes del cuerpo, particularmente las duras, como conchas, dientes o huesos, se conservan enterradas en el barro o protegidas de alguna otra manera de los depredadores y el clima. Eventualmente, pueden petrificarse y conservarse indefinidamente con las rocas en las que están incrustadas., Métodos como la datación radiométrica, que mide las cantidades de átomos radiactivos naturales que permanecen en ciertos minerales para determinar el tiempo transcurrido desde que se constituyeron, permiten estimar el período de tiempo en que se formaron las rocas y los fósiles asociados con ellas.

la datación radiométrica indica que la Tierra se formó hace unos 4,5 mil millones de años. Los fósiles más antiguos se asemejan a microorganismos como bacterias y cianobacterias (algas verdeazules); el más antiguo de estos fósiles aparece en rocas de 3,5 mil millones de años (Ver Tiempo Precámbrico)., Los fósiles de animales más antiguos conocidos, de unos 700 millones de años, provienen de la llamada fauna Ediacara, pequeñas criaturas con cuerpos blandos. Numerosos fósiles pertenecientes a muchos filos vivos y que exhiben esqueletos mineralizados aparecen en rocas de unos 540 millones de años de antigüedad. Estos organismos son diferentes de los organismos que viven ahora y de los que viven en tiempos intermedios. Algunos son tan radicalmente diferentes que los paleontólogos han creado nuevos filos para clasificarlos. (Ver Período Cámbrico.,) Los primeros vertebrados, animales con espinas dorsales, aparecieron hace unos 400 millones de años; los primeros mamíferos, hace menos de 200 millones de años. La historia de la vida registrada por los fósiles presenta evidencia convincente de la evolución.

el registro fósil está incompleto. De la pequeña proporción de organismos preservados como fósiles, solo una pequeña fracción ha sido recuperada y estudiada por paleontólogos. En algunos casos, la sucesión de formas a lo largo del tiempo se ha reconstruido en detalle. Un ejemplo es la evolución del caballo., El caballo puede ser rastreado a un animal del tamaño de un perro que tiene varios dedos en cada pie y dientes apropiados para la navegación; este animal, llamado El caballo del amanecer (Género Hyracotherium), vivió hace más de 50 millones de años. La forma más reciente, El caballo moderno (Equus), es mucho más grande en tamaño, tiene un solo dedo y tiene dientes apropiados para el pastoreo. Las formas de transición están bien conservadas como fósiles, al igual que muchos otros tipos de caballos extintos que evolucionaron en diferentes direcciones y no dejaron descendientes vivos.,

utilizando fósiles recuperados, los paleontólogos han reconstruido ejemplos de transiciones evolutivas radicales en forma y función. Por ejemplo, la mandíbula inferior de los reptiles contiene varios huesos, pero la de los mamíferos solo uno. Los otros huesos de la mandíbula de los reptiles evolucionaron inequívocamente en huesos que ahora se encuentran en el oído de los mamíferos. Al principio, tal transición parecería poco probable – es difícil imaginar qué función podrían haber tenido estos huesos durante sus etapas intermedias., Sin embargo, los paleontólogos descubrieron dos formas de transición de reptiles similares a los mamíferos, llamados terápsidos, que tenían una articulación de doble mandíbula (es decir, dos puntos de bisagra uno al lado del otro): una articulación que consiste en los huesos que persisten en la mandíbula de los mamíferos y la otra compuesta por los huesos cuadrados y articulares, que finalmente se convirtieron en el martillo y el yunque de la oreja de los mamíferos. (Véase también mammal: Skeleton.)

para los escépticos contemporáneos de Darwin, el «eslabón perdido» —la ausencia de cualquier forma de Transición conocida entre los simios y los humanos-era un grito de batalla, ya que permaneció para las personas desinformadas después., No una sino muchas criaturas intermedias entre los simios vivos y los humanos se han encontrado desde entonces como fósiles. Los homínidos fósiles más antiguos conocidos, es decir, los primates que pertenecen al linaje humano después de que se separaron de los linajes que iban a los simios, tienen entre 6 y 7 millones de años de edad, provienen de África, y se conocen como Sahelanthropus y Orrorin (o Praeanthropus), que eran predominantemente bípedos cuando estaban en el suelo, pero que tenían cerebros muy pequeños. Ardipithecus vivió hace unos 4,4 millones de años, también en África., Se conocen numerosos restos fósiles de diversos orígenes africanos de Australopithecus, un homínido que apareció entre 3 y 4 millones de años atrás. Australopithecus tenía una postura humana erguida pero una capacidad craneal de menos de 500 cc (equivalente a un peso cerebral de aproximadamente 500 gramos), comparable a la de un gorila o un chimpancé y aproximadamente un tercio de la de los humanos. Su cabeza mostraba una mezcla de simios y características humanas – una frente baja y una cara larga, similar a la de un simio, pero con dientes proporcionados como los de los humanos., Otros homininos tempranos parcialmente contemporáneos con Australopithecus incluyen Kenyanthropus y Paranthropus; ambos tenían cerebros comparativamente pequeños, aunque algunas especies de Paranthropus tenían cuerpos más grandes. Paranthropus representa una rama lateral del linaje homínido que se extinguió. Junto con el aumento de la capacidad craneal, otras características humanas se han encontrado en Homo habilis, que vivió hace unos 1,5 a 2 millones de años en África y tenía una capacidad craneal de más de 600 cc (Peso cerebral de 600 gramos), y en H. erectus, que vivió entre 0,5 millones y más de 1.,Hace 5 millones de años, aparentemente se extendía ampliamente sobre África, Asia y Europa, y tenía una capacidad craneal de 800 a 1.100 cc (Peso cerebral de 800 a 1.100 gramos). Los tamaños cerebrales de H. ergaster, H. antecessor y H. heidelbergensis eran aproximadamente los del cerebro de H. erectus, algunas de cuyas especies eran en parte contemporáneas, aunque vivían en diferentes regiones del Hemisferio Oriental. (Véase también evolución humana.,)