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古生物学者は、過去に住んでいた何千もの生物の化石遺跡を回収し、研究してきました。 この化石記録は、多くの種類の絶滅した生物が今生きている生物とは形が非常に異なっていたことを示しています。 それはまた、時間を通して生物の連続を示しています（faunal succession,law of;geochronology：化石と岩層との関係を決定する）。,

生物が死ぬと、それは通常、他の形態の生命および風化プロセスによって破壊される。 まれに、いくつかの身体部分、特に殻、歯、骨などの硬い部分は、泥に埋もれたり、捕食者や天候から他の方法で保護されたりすることによって保存され 最終的に、彼らは石化し、それらが埋め込まれている岩と無期限に保存されるかもしれません。, このような放射年代測定—それらが構成されてからの経過時間を決定するために、特定の鉱物に残っている天然放射性原子の量を測定する—などの方法は、岩石とそれらに関連する化石が形成された期間を推定することができます。

放射年代測定により、地球は約45億年前に形成されたことが示されています。 最古の化石はバクテリアやシアノバクテリア（青緑色の藻類）などの微生物に似ており、これらの化石の中で最も古いものは35億年前の岩石に現れる（先カンブリア時代を参照）。, 最も古い知られている動物の化石は、約700万年前のもので、いわゆるエディアカラ動物相、柔らかい体を持つ小さな虫のような生き物から来ている。 多くの生きている門に属し、鉱化された骨格を示す多数の化石は、約540万年前の岩石に現れる。 これらの生物と異な生物の空間プロデューサーとして活躍から住んでいる人たちに介入す。 いくつかは非常に根本的に異なっているので、古生物学者はそれらを分類するために新しい門を作り出しました。 （カンブリア紀を参照。,）最初の脊椎動物、背骨を持つ動物は、約400万年前に登場し、最初の哺乳類は、200万年前に未満です。 化石によって記録された生命の歴史は、進化の説得力のある証拠を提示します。

化石記録は不完全です。 化石として保存されている生物のごく一部のうち、古生物学者によって回収され研究されているのはごくわずかです。 いくつかのケースでは、時間の経過とともに形式の継承が詳細に再構築されています。 一つの例は、馬の進化です。, 馬は、ブラウジングに適した各足と歯にいくつかのつま先を持つ犬の大きさの動物にさかのぼることができます;この動物は、夜明けの馬（属Hyracotherium）と呼ばれ、50万年以上前に住んでいました。 最も最近の形態である現代の馬（Equus）は、サイズがはるかに大きく、一つのつま先であり、放牧に適した歯を持っています。 移行形態は化石としてよく保存されており、さまざまな方向に進化し、生きている子孫を残さなかった他の多くの種類の絶滅した馬も同様です。,

回収された化石を使用して、古生物学者は、形態と機能における根本的な進化的遷移の例を再構築しました。 例えば、爬虫類の下顎にはいくつかの骨が含まれていますが、哺乳類のものは一つだけです。 爬虫類の顎の他の骨は、間違いなく哺乳類の耳で見つかった骨に進化しました。 最初は、そのような移行はありそうもないようです—そのような骨が中間段階でどのような機能を持っていたのか想像するのは難しいです。, しかし、古生物学者は、二つの移行型の哺乳類のような爬虫類を発見しました,therapsidsと呼ばれます,二重顎関節を持っていました(すなわち,二つのヒンジポイントサイドバイサイド)-一つは、哺乳類の顎に持続する骨からなる関節と他の方形骨と関節の骨で構成されます,最終的には哺乳類の耳のハンマーとアンビルになりました. （Ｍａｍｍａｌ：Ｓｅｃｕｌｔｏｎ．）

ダーウィンの懐疑的な同時代の人にとって、”ミッシングリンク”—類人猿と人間の間に既知の過渡期の形がない—は、その後知らされていない人々のために残っていたので、戦いの叫びでした。, その後、生きている類人猿と人間の中間にある多くの生き物が化石として発見されています。 知られている最も古い化石のヒト科—すなわち、それが類人猿に行く系統から分離した後、人間の系統に属する霊長類—は6万年から7万年前であり、アフリカから来ており、SahelanthropusとOrrorin（またはPraeanthropus）として知られている。 アルディピテクスは約4.4万年前、アフリカにも生息していた。, アウストラロピテクスは、3万年前から4万年前に出現したヒト科の化石である。 アウストラロピテクスは直立した人間の姿勢を持っていたが、500cc未満の頭蓋容量（約500グラムの脳重量に相当）、ゴリラやチンパンジーのそれに匹敵し、ヒトのそれについて三分の一を持っていた。 その頭部は猿と人間の特徴が混在していました—低い額と長い、猿のような顔ですが、人間のように比例した歯を持っていました。, アウストラロピテクスと部分的に同時代の他の初期のヒト類にはケニアントロプスとパラントロプスがあり、どちらも比較的小さな脳を持っていたが、パラントロプスのいくつかの種はより大きな体を持っていた。 パラントロプスは、絶滅したヒト科の系統の側枝を表しています。 頭蓋容量の増加に伴い、アフリカで約1.5万から2万年前に生息し、600cc以上の頭蓋容量（脳重量600グラム）を持つホモ-ハビリスや、0.5万から1以上の間に生息するH.erectusでは、他の人間の特徴が見つかっている。,5万年前、明らかにアフリカ、アジア、ヨーロッパに広く及び、800-1,100cc（脳重量800-1,100グラム）の頭蓋容量を持っていた。 Ｈ．ｅｒｇａｓｔｅｒ，Ｈ．ａｎｔｅｃｅｓｏｒおよびＨ．ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇｅｎｓｉｓの脳の大きさはおおよそＨ．ｅｒｅｃｔｕｓの脳の大きさであり，そのうちのいくつかは東半球の異なる地域に住んでいたが，一部は同時代であった。 （人間の進化も参照。,)