ヒゲクジラ類
ヒゲクジラ類はハクジラ類とともに正鯨類を構成するが、その起源は、約3,390万年前、漸新世前期に求められる。その祖先は所謂「ムカシクジラ類」のドルドンなどに近縁なグループであった。現生群こそ「ヒゲ」クジラと呼ばれているが、ハクジラ類と分岐した直後の彼らは当然ヒゲを持たず、多数の歯が吻にあった。最古のヒゲクジラであるエティオケタスは、真獣類の基本形である44本の歯を持ち、また臼歯には副咬頭があるなどの異歯性を示していた。この属は、かつては歯を持つという形態から、ムカシクジラ類に分類されていたが、北海道足寄町などから得られた良好な標本の研究により、ヒゲクジラ亜目として分類された。彼らの摂食形態としては、現生のカニクイアザラシの様に歯をトラップとした濾過摂食を行っていたとする説もあるが、トラップとしては機能し得ない形態の歯を持つ種もあり、結論は出ていない。また、歯とともに鯨髭の原型ともいえるものを持っていたのではないかとする研究者もいる。こうした歯を持つヒゲクジラのグループは、エティオケタス上科としてまとめられている。
次いで現れたのが、現生に近い、歯を失い鯨髭を持つグループである。漸新世後期には出現していたことが化石記録から確認されている。この時点では、歯を持つヒゲクジラの系統も生存していた。
上顎骨は鼻孔が頭頂部への移動にともなうテレスコーピングと呼ばれる形態を示すが、伸長した上顎骨は眼窩の下を通り(ハクジラ類は上)、鯨髭に広い付着部位を与えている。また、頭骨の形態は左右対称となっている(ハクジラは左右非対称)が、これは高周波エコロケーションに特化した機能を持たないためと考えられる。現生のクジラ類では耳骨が頭骨から遊離しているが、ヒゲクジラはハクジラに比べて遊離の度合いが低く、骨の壁に囲まれている。また、ハクジラでは分離している耳骨の構成要素、耳周骨(蝸牛などを収めた骨)と鼓室胞(耳小骨を収めた骨)が癒合している。これと関連して、ハクジラは下顎に脂肪組織を持つがヒゲクジラは同様の組織を持たない。これはハクジラが下顎をエコーを聴くためのピックアップとして用いるための適応とされるが、脂肪組織を持たないヒゲクジラは下顎を介して音を聴いていないと推測される。
嗅覚に関しては、退化は著しいながらも脳に嗅球を持ち、また嗅上皮には嗅細胞が存在している。これらが機能しているかは定かでないが、餌探しにエコロケーションを使わない彼らが、嗅覚によって餌を探知している可能性が指摘されている。対してハクジラでは、一部の種の発生段階を除いて嗅球や嗅神経が消失し、嗅覚は失われている。