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似，亲缘关系相近的物种、属甚至科，其染色体的数目和形状都比较接近。鲸类染色体的二倍体(2n)，无论须鲸、齿鲸，其数目基本上都是2n=44，而且染色体的形态也很相似。如果不是起源于共同的祖先，这些现象就得不到合理的解释。从化石上看，最早的齿鲸是异齿型，早期的须鲸化石嘴里是有牙齿的，现代须鲸在胚胎期间也有齿，说明它是从有齿的祖先演变来的。须鲸大概是从原始鲸分化出来的，原始鲸本身却形成一特化的分支，约在二千五百万年前就逐渐灭绝。齿鲸和须鲸大抵有共同的祖先，入水后它们较早分化。因此，现在的须鲸和齿鲸在许多方面有重大区别。不仅骨骼上，而且脂肪、蛋白质的化学性质上都有很大差异。
最早的原始鲸化石出现于约四千五百万年前的始新世。如1832年在美国发掘出28个脊椎骨化石，其体长可达16．5米，体形像蛇，当时以为这是爬行类，因此曾错误地称它作“爬行类之王”。从埃及发掘出另一种原始鲸化石，体形像海豚，体长约6米，它的脊柱与现代游速最快的鲸类很相似。齿鲸最早的化石出现于约三千万年前渐新世后期，须鲸最早的化石发现于约二千七百万年前的地层中。从化石上判断，原始鲸的结构明显地比现代鲸更接近陆生哺乳类，如它虽已有水平尾鳍，但不如现代鲸的发达；前肢呈短扇状，肘部大概能活动；后肢虽不一定突出体外，但腰带和大腿骨却比现代鲸发达；喷气孔的位置介于陆生兽和现代鲸之间。化石齿鲸是异型齿，头骨左右对称。可推测须鲸当时身体还不很大，多数体长都在7．5米以下。蓝鲸之类当时也只有3—15米，经过数百万年的演化之后，体长才逐渐增大到现代蓝鲸的30多米之长的。
鲸大概为了觅食而入水生活的。由陆地到水这种环境条件的巨大变化，促使鲸体和生活规律发生了很大变化。如维持生命最重要的条件是氧气和食物，氧气需要鲸依旧从空气中摄取，而食物就需要它到水里去捕获。因此鲸不仅要会潜水、游泳，而且还要能和同伴取得联系，选择生儿育女的优良场所和生殖季节等。经过漫长的历史进化过程，鲸获得了对海洋生活的充分的适应能力，使它形成了哺乳动物中完全适应水中生活的特殊类群，具有与陆栖哺乳动物既相同而又有别的特性。
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