クジラ類の進化史
パキケトゥス類は細長い脚を持っていた。一方、手足は相対的に短く、水を掻くのには適した形ではなかった。そのため、遊泳動物としては進歩的ではなかったと考えられている。その代わり、パキケトゥス類の骨格は厚く水中の浮力を相殺するため、水底で活動するのに適していた(骨硬化(英語版))。Thewissen et al. (2001)によれば、パキケトゥス類の骨格は水中生活よりもむしろ、跳ねたり走ったりする陸上生活のほうに向いていたという。
バシロサウルス類もドルドン類も現世のハクジラ亜目、ヒゲクジラ亜目に非常に近縁な系統である。しかしFordyce and Barnes (1994)は、巨大な体のサイズと異常に伸長した椎骨の特徴から、バシロサウルス類は現世のクジラ類の直接の祖先ではあり得ないとしている。ドルドン類の一部には伸長した椎骨を持たないものがあり、それが現世のクジラ類の直系の祖先に近いのかもしれない。
レミングトノケトゥス類の眼窩は側面を向いており小さい。これは彼らがあまり視覚に頼っていなかったことを意味している。鼻孔は長い吻部の先端にある。鼻孔の位置はパキケトゥス類以来変化していない。特筆すべき特徴は、三半規管が退化していることである。このことはレミングトノケトゥス類が本格的に海洋環境へ進出していったことを意味する。Spoor et al. (2002)によれば、この三半規管の変化はクジラ類の初期進化史におけるターニングポイントであった。この変化によって、クジラ類は感覚機能的には完全に水中生活へと移行した。
陸上哺乳類とクジラ類の共通性については古くから知られていた。例えば、古代ギリシャのアリストテレスはその著書『動物の発生』の中で、クジラ類は鰓呼吸ではなく空気呼吸(潮吹き)をすること、クジラ類は胎生であり授乳をすることなどから、人類や陸上哺乳類とともにクジラ類を胎生動物(現在の哺乳類に相当)という分類群に収めた。
16世紀のピエール・ベロン(Pierre Belon)らは、クジラは陸上哺乳類と同様に肺と子宮を持っていると指摘した。1758年にスウェーデンのカール・フォン・リンネがその著書『自然の体系』の中で、「哺乳類」(Mammalia)という概念を提唱した。リンネ本人はクジラ類を魚類に含めていたが、「哺乳類」という分類概念が浸透するにつれ、クジラ類もその一部であるとひろく認められるようになった。
18世紀後半、フランスの比較解剖学者であるジョルジュ・キュヴィエはクジラを後足のない哺乳類に分類した。クジラ類の組み立て骨格はパリ自然史博物館に展示されていたので、彼は骨格を詳細に観察し、絶滅動物の骨格と比較することができた。その研究の中で、クジラ類の鰭の構造は基本的には陸上哺乳類の前足の構造と同じであること(相同器官)、クジラ類が尾鰭を使って水中を泳ぐ際の背骨の上下方向の運動は、陸上哺乳類が駆ける時の背骨の運動に類似することといった、クジラ類と陸上哺乳類に共通する特徴を見出し、クジラ類は古代の陸上哺乳類の子孫であるという結論に至った。
レミングトノケトゥス類はおよそ4900万年前〜4300万年前(始新世中期)の南アジアに生息していた。パキケトゥス科やアンブロケトゥス科に比べれば、レミングトノケトゥス科はパキスタン北部から中部、さらにはインド西部にかけて生息していた多様なグループである。レミングトノケトゥス類は浅海成層から見つかるが、その形態は明らかにアンブロケトゥス類よりも水中生活に特化している。このことは、彼らの化石が沿岸部の極浅海成堆積物や潟湖成堆積物など、さまざまな海浜環境の堆積物から見つかることからも分かる。
前述の酸素同位体比の研究から、ほとんどのレミングトノケトゥス類は淡水を摂取していなかったことが示された。このことから、彼らは淡水に依存しておらず、水分摂取は海中で行っていたことが推定される。このように、レミングトノケトゥス類はほぼ完全に海浜環境に適応した進化段階に相当する。