鯨類の進化

ラオエリ科（/reɪoʊˈɛlɪdeɪ/ ）は、中期始新世（約4800万年前）に生息していた絶滅した半水生偶蹄類の科で、クジラ類ではないが、クジラ類に近縁である。^{[ 14 ]}ラオエリ科は、複数の系統解析において、クジラ類に最も近縁な科として認められている。^{[ 14 ]}ラオエリ科は主にインド北部とパキスタンで知られているが、ラオエリ科のキルタリアの可能性のある化石が中国北部で発見されている。^{[ 15 ]}ラオエリ科は比較的小型の動物で、平均的にはアカギツネほどの大きさだった。^{[ 16 ]}しかし、平均的なラオエリ科の約2倍の大きさのキルタリア・マヨールは、コヨーテほどの大きさだったと考えられる。^{[ 17 ]}一方、ラオエリ科で最小のメトカティウスは、おおよそイエネコほどの大きさでした。ラオエリ科は、完全に陸生の偶蹄類と半水生のパキケトゥス科の間の過渡的な形態を表しているため、クジラ類の進化の理解において特に重要です。ラオエリ科の中で最も徹底的に研究され、ラオエリ科の知識に最も大きく貢献したラオエリ科はインドヒウスです。インドヒウスは、浮力を下げて水中にとどまることができるようにする密度の高い四肢の骨など、水生生活への適応の兆候を示しており、これはカバなどの現代の水生哺乳類に見られる適応と似ています。 ^{[ 12 ] [ 18 ]}これは、猛禽類に脅かされると水中に潜り、最大4分間水面下に隠れるアフリカのマメジカまたは水マメジカと同様の生存戦略を示唆しています。 ^{[ 19 ]}

パキケトゥス類は、趾行性の有蹄哺乳類で、最も初期のクジラ類と考えられており、ラオエリ科が最も近い姉妹群である。^{[ 21 ] [ 22 ]}彼らは約5000万年前の始新世初期に生息していた。彼らの化石は1979年に北パキスタンで初めて発見され、かつてのテチス海の海岸からそう遠くない川に位置していた。^{[ 23 ]}最初の発見の後、主に北パキスタンと北西インドの始新世初期の河川堆積物から、さらに多くの化石が発見された。この発見に基づくと、パキケトゥス類は数百万年前、一時的な流れと適度に発達した氾濫原のある乾燥した環境に生息していた可能性が高い。 ^{[ 1 ]}安定酸素同位体分析を使用すると、彼らが淡水を飲んでいたことが示され、淡水域の周辺に生息していたことが示唆される。^{[ 24 ]}彼らの食生活には、おそらく水を飲むために水辺に近づく陸生動物や、川に生息する淡水生物が含まれていたと考えられます。^{[ 1 ]}細長い頸椎と融合した4つの仙椎は偶蹄類と一致しており、パキケトゥスはクジラ類と偶蹄類の分岐イベント後の時代から発見された最も初期の化石の1つとなっています。^{[ 25 ]}

パキケトゥス科は、主に外鼓室骨のみから形成される聴胞（耳小骨）の構造により、クジラ類に分類されます。パキケトゥス科の耳部の形状は非常に独特で、頭蓋骨はクジラ類に似ていますが、この段階ではまだ噴気孔がありません。パキケトゥス科の顎骨には、現代のクジラ類で水中音を受信する際に使用される脂肪または油で満たされた拡大した空間（下顎孔）もありません。 ^{[ 26 ]}パキケトゥス科は、ワニに似た背側眼窩（上を向いた眼窩）を持っています。この目の位置は、水中に潜る捕食者が水面上の潜在的な獲物を観察するのに役立ちます。^{[ 24 ]} 2009年の研究によると、パキケトゥス科の歯は化石クジラの歯にも似ており、犬の切歯に似ておらず、鋸歯状の三角形の歯を持っており、これはより現代のクジラ類とのもう一つのつながりである。^{[ 27 ]} 当初、パキケトゥス科の耳は水中での聴覚に適応していると考えられていたが、この生物の他の部分の解剖学的構造から予想されるように、パキケトゥス科の耳は陸上での聴覚に特化している。^{[ 28 ]}しかし、パキケトゥス科は、他の陸生哺乳類のように鼓膜に頼るのではなく、強化された骨伝導を使用して水中で聞くことができた。この聴覚方法は、水中での方向性のある聴覚をもたらさなかった。^{[ 26 ]}

パキケトゥス科の動物は、細長い脚と比較的短い手足を持ち、泳ぎが苦手だったと考えられます。^{[ 1 ]}それを補うために、骨は異常に厚く（骨硬化性）、これはおそらく動物を重くして水の浮力に対抗するための適応です。^{[ 20 ]} 2001年のThewissenらによる形態学的分析によると、パキケトゥス科の動物は水生骨格適応を示しておらず、代わりに走ったり跳んだりするための適応を示しています。したがって、パキケトゥス科の動物は水辺を歩く動物だった可能性が最も高いです。^{[ 29 ]}

約4900万年前に生息していたアンブロケトゥスは、1994年にパキスタンで発見されました。彼らは漠然とワニに似た哺乳類で、大きな短い吻部を持っていました。始新世には、アンブロケトゥス類はパキスタン北部のテチス海の湾や河口に生息していました。アンブロケトゥス類の化石は常に、豊富な海洋植物化石や沿岸軟体動物を伴う沿岸の浅い海域の堆積物から発見されます。 ^{[ 1 ]}海洋堆積物からのみ発見されますが、酸素同位体値から、さまざまな塩分濃度の水を摂取していたことが示されており、海水摂取の痕跡がない標本もあれば、歯が化石化した時点で淡水を摂取していなかった標本もあります。アンブロケトゥス類が幅広い塩分濃度に耐えていたことは明らかです。したがって、アンブロケティス類は、クジラ類の祖先が淡水と海洋の生息地の間で移行した段階を表している。 ^{[ 24 ]}

アンブロケティス科のクジラの下顎孔は大きくなっており、これは下顎に脂肪パッドが収まっていたことを示唆している。現代の歯クジラ類では、下顎孔にあるこの脂肪パッドは後方に伸びて中耳まで達する。これにより、音は下顎で受け取られ、脂肪パッドを通して中耳に伝達される。パキケティス科と同様に、アンブロケティス科の眼窩は頭蓋骨の上部にあるが、パキケティス科よりも外側を向いている。^{[ 24 ]}

アンブロケティス類は比較的長い四肢を持ち、特に後肢が強く、尾は残っていたが尾びれはなかった。 [ ^{23 ]アンブロ}ケティス類の後肢の構造は、陸上での移動能力が同時代の陸生哺乳類と比べて著しく制限されており、おそらく全く陸に上がらなかったことを示している。膝と足首の骨格構造は、後肢の動きが1つの平面に制限されていたことを示している。これは、陸上では後肢の推進力が背筋の伸展によって発揮されていたことを示唆している。^{[ 30 ]}カワウソ、アザラシ、現代のクジラ類と同様に、骨盤パドリング（主に後肢を使って水中での推進力を生み出す泳ぎ方）と尾部波動（脊柱の波動を利用して動きのための力を生み出す泳ぎ方）で泳いでいたと考えられます。^{[ 31 ]}これはクジラ類の移動の進化の中間段階であり、現代のクジラ類は尾部振動（尾部波動に似た泳ぎ方だが、よりエネルギー効率が良い）で泳いでいます。^{[ 24 ]}

最近の研究によると、アンブロケティス類は現代のクジラ類と同様に完全に水生で、胸郭の形態が似ており、陸上で体重を支えることができなかったことが示唆されている。これは、クジラ類の間で陸上生活を完全に放棄する進化が、これまで考えられていたよりもはるかに早く起こったことを示唆している。しかし、この研究に関わった科学者たちは、骨の正確な密度、重心の位置、胸郭を支えるための偽肋骨への依存に関する情報が不足しているため、この研究には限界があると警告している。^{[ 32 ]}

レミントンオケティス科は、約4900万年前から4300万年前の中期始新世に南アジアに生息していました。 ^{[ 33 ]}パキケティス科やアンブロケティス科と比較すると、レミントンオケティス科はパキスタン北部と中部、およびインド西部で発見された多様な科でした。レミントンオケティス科は浅い海底堆積物からも発見されていますが、アンブロケティス科よりも明らかに水生でした。これは、沿岸や潟湖の堆積物を含むさまざまな沿岸海洋環境から化石が回収されていることからも明らかです。^{[ 1 ]}安定酸素同位体分析によると、ほとんどのレミントンオケティス科は淡水を摂取しておらず、そのため起源後比較的すぐに淡水への依存を失っていました。^{[ 24 ]}

レミントンクテウス科の眼窩は外側を向いており、小さかった。これは、視覚が彼らにとって重要な感覚ではなかったことを示唆している。現代のクジラ類では最終的に噴気孔となる鼻孔は、吻端近くに位置していた。鼻孔の位置はパキケトゥス科以来変わっていない。^{[ 24 ]}レミントンクテウス科の注目すべき特徴の1つは、陸生哺乳類の平衡感覚に重要な半規管が小さくなったことである。^{[ 34 ]}このサイズの縮小は、クジラ類が海洋環境に放散したことと密接に関連していた。Spoorらによる2002年の研究によると、この半規管系の改変は、長期にわたる半水生期を排除した初期のクジラ類の進化における重要な「後戻りできない」出来事を表している可能性がある。^{[ 34 ]}

アンブロケティス類と比較すると、レミントンケティス類は四肢が比較的短かった。^{[ 24 ]}骨格の化石に基づくと、レミントンケティス類はおそらく泳ぎによく適応した両生類のクジラ類であり、尾の波動だけで泳いでいた可能性が高い。^{[ 1 ]}

プロトケトゥス類は、アジア、ヨーロッパ、アフリカ、北アメリカで知られている多様で異質なグループを形成しています。彼らは約4800万年前から3500万年前の始新世に生息していました。プロトケトゥス類の化石は、南アジアの沿岸およびラグーンの堆積層から発見されています。これまでのクジラ類の科とは異なり、アフリカ（例：Phiomicetus、Protocetus、Aegyptocetus、Togocetus）^{[ 35 ] [ 36 ]}および北アメリカ（例：Georgiacetus）から発見された化石には、外洋性の形態も含まれています。^{[ 1 ]}彼らは両生類であったと考えられますが、レミントンケトゥス類と比較するとより水生でした。^{[ 33 ]}プロトケトゥス類は、インド亜大陸を離れ、世界のすべての浅い亜熱帯の海に分散した最初のクジラ類でした。 ^{[ 24 ]} プロトケトゥス科には多くの属が存在した。このグループには水生適応の程度が異なり、陸上で体重を支えることができるものもあれば、そうでないものもあった。^{[ 1 ]}南東太平洋のペレゴケトゥスの発見は、彼らが大西洋を横断し、4000万年前までに赤道付近に分布していたことを示している。^{[ 37 ]}妊娠中のマイアケトゥスの化石の発見は、彼らの両生類としての性質を裏付けている。化石化した胎児は頭から先に生まれる位置にあり、マイアケトゥスが陸上で出産していたことを示唆している。もし彼らが水中で出産していたとしたら、出産時の溺死を避けるために胎児は尾から先に生まれる位置にあっただろう。^{[ 38 ]}

レミントンクテス科やアンブロクテス科とは異なり、プロトクテス科は外側に向いた大きな眼窩を持っています。ますます外側を向いた目は水中の獲物を観察するために使われた可能性があり、現代のクジラ類の目に似ています。さらに、鼻孔は大きく、吻の半分の高さにありました。歯の多様性は、プロトクテス科の多様な摂食様式を示唆しています。^{[ 33 ]} レミントンクテス科とプロトクテス科の両方で、下顎孔のサイズが大きくなっていました。^{[ 24 ]}大きな下顎孔は、下顎脂肪パッドが存在していたことを示しています。しかし、水中での聴覚を向上させるために耳を音響的に隔離する機能を持つ、現代のクジラ類に存在する空気で満たされた副鼻腔はまだ存在しませんでした。^{[ 26 ]}現代のクジラ類には存在しない外耳道（耳管）も存在していた。したがって、これらのクジラ類に存在していた音の伝達方法は、パキケトゥス科と現代のハクジラ類（歯クジラ）の特徴を併せ持っていた。^{[ 26 ]}この聴覚発達の中間段階では、水中での聴覚のために耳が改変されていたため、空気中の音の伝達は悪く、水中での方向性のある聴覚も現代のクジラ類に比べて劣っていた。^{[ 26 ]}

プロトケトゥス類の中には、泳ぐのに使われたと思われる短く幅の広い前肢と後肢を持つものもいたが、陸上では動きが遅く、扱いにくかった。^{[ 24 ]}プロトケトゥス類の中には、尾びれを持っていたものもいた可能性がある。しかし、水生生活様式にさらに適応していたことは明らかである。例えば、ロドケトゥスでは、仙骨（陸生哺乳類では、骨盤と脊柱の残りの部分をつなぐ5つの椎骨が融合した骨）が、ばらばらの椎骨に分かれていた。しかし、骨盤は依然として仙骨の1つに接続されていた。ロドケトゥスのつま先の先端に蹄があるといった特徴は、これらの古鯨類の有蹄類の祖先を依然として強調している。^{[ 39 ]}

ロドケトゥスの足の構造は、プロトケトゥス類が主に水生であったことを示している。2001年にジンゲリッチらが行った研究では、ロドケトゥスはアンブロケトゥス類の骨盤パドリングに尾部の波動が加わったような方法で海洋環境で移動していたと仮説を立てた。ロドケトゥスの陸上での移動は、後肢の構造のために非常に限られていた。彼らは、耳のあるアザラシが陸上で移動するのと似たような方法で、後肢のひれを体の下方に前方に回転させることで移動していたと考えられている。^{[ 40 ]}

バシロサウルス科とドルドン科は、約4100万年前から3390万年前の後期始新世に共存しており、既知の最も古い完全水生クジラ類である。^{[ 28 ]}彼らは完全に海洋に生息する、識別可能なクジラであった。これは、淡水の流入がなく、完全な海洋環境を示す堆積物で通常発見される彼らの化石によって裏付けられている。^{[ 1 ]}彼らは恐らく世界の熱帯および亜熱帯の海に広く分布していた。バシロサウルス科はドルドン科とよく一緒に発見され、互いに近縁であった。^{[ 24 ]}あるバシロサウルス科の化石化した胃の内容物から、魚を食べていたことがわかる。^{[ 1 ]}

バシロサウルス科は現代のクジラ類によく似ているが、歯クジラ類が反響定位を行うために用いる「メロン器官」を欠いていた。脳が小さかったことから、単独行動をしており、現代のクジラ類に見られるような複雑な社会構造を持っていなかったと考えられる。バシロサウルス科の下顎孔は、現代のクジラ類と同様に下顎の深さ全体を覆っていた。眼窩は外側を向いており、鼻孔は吻部の上の方に移動し、現代のクジラ類の噴気孔の位置により近かった。^{[ 24 ]}さらに、耳の構造は機能的に現代的で、耳と頭蓋骨の間に空気で満たされた副鼻腔が挿入されていた。^{[ 26 ]}現代のクジラ類とは異なり、バシロサウルス科は大きな外耳道を保持していた。^{[ 26 ]}

バシロサウルス科の2種は、クジラ類としてすぐに認識できる骨格を持っています。バシロサウルス科は、現代の大型クジラと同じくらいの大きさで、バシロサウルス属などは体長が最大60フィート（18メートル）に達しました。ドルドン科はより小さく、ドルドン属などは体長が約15フィート（4.6メートル）でした。バシロサウルス科のクジラで最小のものはトゥトケトゥスで、体長は8.2フィート（2.5メートル）です。^{[ 41 ]}バシロサウルス科の大型化は、腰椎の極端な伸長によるものです。尾びれがありましたが、体型から、尾びれは推進力には使われず、尾の波動で泳いでいたと考えられます。^{[ 1 ] [ 42 ]}対照的に、ドルドン科は、より短いが強力な脊柱を持っていました。彼らも尾びれを持っており、バシロサウルス科とは異なり、おそらく尾の振動を利用して現代のクジラ類と同様に泳いでいたと考えられます。^{[ 24 ]}バシロサウルス科の前肢はおそらくひれ状で、外側の後肢は小さく、移動には関与していなかったと考えられます。^{[ 1 ]}しかし、彼らの指は、アンブロケトゥス科の近縁種と同様に可動関節を保持していました。バシロサウルス科の小さくてもよく発達した後肢2本は、おそらく交尾の際に把持器として使用されていたと考えられます。これらの後肢に関連する骨盤は、プロトケトゥス科のように脊柱に接続されていませんでした。基本的に、仙椎は他の椎骨と明確に区​​別できなくなりました。^{[ 1 ] [ 43 ]}      

バシロサウルス科とドルドン科はどちらも、ハクジラ亜目とヒゲクジラ亜目に属する現代のクジラ類と比較的近縁である。しかし、1994年にFordyceとBarnesが行った研究によると、バシロサウルス科の大型の体格と細長い椎体は、現生種の祖先である可能性を排除している。ドルドン科に関しては、椎体が細長くない種がいくつかあり、これらがハクジラ亜目とヒゲクジラ亜目の直接の祖先である可能性がある。他のバシロサウルス科は絶滅した。^{[ 33 ]}

現代のヒゲクジラ類、すなわちヒゲクジラ類はすべて、歯の代わりにヒゲ板を持つ濾過摂食動物ですが、ヒゲ板の正確な使用方法は種によって異なります（ナガスクジラ科では一口摂食、ナガスクジラ科では表面をすくい取る摂食、エスクリヒティス科では底を耕す摂食）。両グループの最初のメンバーは中新世中期に出現しました。濾過摂食は、ヒゲクジラ類が膨大なエネルギー資源を効率的に獲得できるため非常に有益であり、現代の種類の大きな体格を可能にしています。^{[ 44 ]}濾過摂食の発達は、世界的な環境変化と海洋の物理的変化の結果である可能性があります。海流と温度の大規模な変化が、現代のヒゲクジラ類の放散に寄与した可能性があります。^{[ 45 ]}ヤンジュケトゥスやマンマロドンなどの初期のヒゲクジラ類、すなわち「古ヒゲクジラ類」はヒゲ板が非常に少なく、主に歯に頼っていました。^{[ 46 ]}

歯のないクジラの進化には遺伝的要素も関与しているという証拠もある。現代のヒゲクジラの歯のエナメル質の生成に関連する遺伝子には複数の突然変異が確認されている。^{[ 47 ]}これらは主に挿入/欠失変異であり、早期終止コドンが生じる。^{[ 47 ]}これらの突然変異は、すでにヒゲ板の初期構造を持つ鯨類で発生し、エナメル質生成のための「遺伝子ツールキット」の偽遺伝子化につながったと推測されている。^{[ 48 ]}最近の研究では、ヒゲ板の発達とエナメル質で覆われた歯の喪失はどちらも一度だけ起こり、どちらもヒゲクジラの幹系統で起こったことも示されている。

一般的に、現代のヒゲクジラ類の4つの科は、鯨獣類の中で別々の起源を持つと推測されている。現代のヒゲクジラ類、ナガスクジラ科（ナガスクジラ類とザトウクジラ、Megaptera novaengliae） 、ナガスクジラ科（セミクジラ）、コククジラ科（コククジラ、Eschrictius robustus）、およびコセミクジラ科（Caperea marginata）はすべて、現在どの鯨獣類にも知られていない派生形質を持っており、その逆もまた然りである（矢状稜など^{[ 49 ]}）。^{[ 50 ]}ヒゲクジラ類は巨大であることでも知られており、ヒゲクジラ類はこれまで生息した生物の中で最大のものの一つであり、体長は20メートルを超え、体重は10万 キログラムを超える。^{[ 51 ]}この巨大化は、ヒゲクジラの摂食メカニズムに直接関係しています。ヒゲクジラの大きさは、ヒゲクジラが獲物を濾過するために使用できるヒゲ板の量に依存することがわかっています。^{[ 52 ]}さらに、大きさはヒゲクジラの適応度を高める正の選択形質です。^{[ 53 ]}したがって、ヒゲ板の量が多いクジラが選択されるにつれて、ヒゲクジラの個体群は徐々にさらに巨大化していきます。

反響定位の適応は、歯クジラ類（Odontoceti）がヒゲクジラ類から分岐したときに起こり、現代の歯クジラ類を完全に水生の古鯨類から区別するものです。これは約3400万年前の2回目の鯨類放散で起こりました。^{[ 54 ] [ 55 ]}現代の歯クジラ類は視覚に頼らず、ソナーを使って獲物を狩ります。反響定位によって歯クジラ類は餌を求めてより深く潜ることができ、航行に光はもはや必要なくなり、新しい食料源が開かれました。^{[ 33 ] [ 56 ]}歯クジラ類はさまざまな周波数で一連のクリック音を発することで反響定位を行います。音のパルスが発せられ、物体に反射され、下顎を通して回収されます。スクアロドンの頭蓋骨は、反響定位の最初の仮説上の出現の証拠を示しています。^{[ 57 ]}スクアロドンは、約 3300 万年前から 1400 万年前の漸新世前期から中期、中新世中期にかけて生息していました。スクアロドンは、現代の歯クジラ類といくつかの共通点を持っていました。頭蓋骨はよく圧縮されており (鼻の一部であるメロンのためのスペースを作るため)、吻はくちばしに外側に伸縮しており、これは現代の歯クジラ類の特徴であり、スクアロドンにそれらに似た外観を与えていました。しかし、スクアロドン科が現代の歯クジラ類の直接の祖先である可能性は低いと考えられています。^{[ 58 ]}

ケントリオドント類のような最初の海洋イルカは漸新世後期に進化し、中新世中期に大きく多様化した。^{[ 59 ]}浅い海（ネズミイルカが生息する場所）の近くで最初に発見された化石クジラ類は北太平洋周辺で発見され、セミロストラムのような種はカリフォルニア沿岸（当時は河口だった場所）で発見された。[ ^{60 ]これら}の動物がヨーロッパ沿岸や南半球に広がったのは、ずっと後の鮮新世になってからである。^{[ 61 ]}北極クジラの最も古い既知の祖先は、約900万～1000万年前の中新世後期のデネボラ・ブラキケファラである。 ^{[ 62 ]}バハ・カリフォルニアで発見された単一の化石は、この科がかつて温暖な海域に生息していたことを示している。^{[ 33 ] [ 63 ] [ 64 ]}

古代のマッコウクジラは、歯の数や顔や顎の形状において現代のマッコウクジラとは異なります。例えば、スカルディケトゥスは先細りの吻を持っていました。漸新世と中新世の属は上顎に歯を持っていました。これらの解剖学的差異は、これらの古代種が必ずしも現代のマッコウクジラのように深海イカを狩っていたわけではなく、一部の属は主に魚を食べていたことを示唆しています。^{[ 33 ] [ 65 ]}現代のマッコウクジラとは対照的に、ほとんどの古代のマッコウクジラはクジラを狩るために作られていました。リヴィアタンは幅10フィート（3.0メートル）の短く幅の広い吻を持っており、これにより、他の初期のクジラなどの大きく抵抗する獲物に大きなダメージを与えることができました。このような種はまとめてシャチマッコウクジラまたはマクロラプトリアルマッコウクジラとして知られています。^{[ 65 ] [ 66 ]} 

クジラ類は20属以上から構成されています。^{[ 67 ] [ 68 ]}初期の種は、おそらくシャチやメガロドンなどの大型ザメに捕食されていたと考えられます。2008年に南アフリカ沖で多数のアカボウクジラの化石が発見され、残存するアカボウクジラの種は、その後絶滅したより多様な種の名残である可能性が高いことが確認されました。多数の化石頭蓋骨を研究した結果、研究者たちは南アフリカのすべてのアカボウクジラに機能的な上顎歯がないことを発見しました。これは、中新世にはすでにいくつかのアカボウクジラの系統で吸引摂食が発達していた証拠です。絶滅したアカボウクジラは頑丈な頭蓋骨も持っていたことから、牙は雄同士の交流に使われていたと考えられます。^{[ 67 ]}

文化とは、社会的学習によって伝達される集団固有の行動である。採餌を助けるための道具の使用はその一例である。イルカが道具を使用するかどうかは、そのイルカの摂食行動に影響を与え、食性の違いを生む。また、道具を使用することで、そのイルカにとって新たなニッチと新たな獲物が開かれる。これらの違いにより、イルカの個体群内で適応度レベルが変化し、長期的には進化がさらに起こる。^{[ 88 ]}イルカが社会的に学習した同じ行動を持つ配偶者を好むことや、ザトウクジラが繁殖地間で歌を使用することを示す研究で結論付けられているように、文化と社会ネットワークは現代の鯨類の進化において大きな役割を果たしてきた。特にイルカの場合、進化に対する最大の非遺伝的影響は文化と社会構造によるものである。^{[ 89 ]}

2014年の研究に基づくと、西オーストラリアのシャーク湾周辺のインド太平洋バンドウイルカ（Tursiops sp.）の個体群は、スポンジを使う個体と使わない個体に分けられる。スポンジを使う個体は、鋭利な物体、エイの棘、または有毒な生物による擦り傷から身を守るために、鼻先に海綿を付ける。また、スポンジは、複雑な背景の中ではエコーロケーションで容易に検出できない浮き袋を持たない魚をイルカが狙うのにも役立つ。スポンジを使う個体は特に深い水路で採餌するが、スポンジを使わない個体は深い水路と浅い水路の両方で採餌しているのが見られる。^{[ 90 ]}この採餌行動は主に母から子へと受け継がれる。したがって、これは社会的学習によって受け継がれる集団行動であるため、この道具の使用は文化的特性とみなされる。^{[ 88 ]}

2014年にシャークベイで行われた研究では、西湾と東湾の個体群間で脂肪酸分析に違いが見られ、これは両地域で食料源が異なるためであることが判明した。しかし、西湾内のデータを比較すると、同じ生息地にいるにもかかわらず、深海水路のスポンジ採取者と非採取者では脂肪酸の結果が大きく異なっていた。深海水路と浅海水路の非採取者は同様のデータを示した。これは、深海水路と浅海水路の違いではなく、スポンジ採取がデータの違いの原因であることを示唆している。スポンジ採取はイルカに新たなニッチを開拓し、新たな獲物へのアクセスを可能にし、長期的な食性の変化を引き起こした。個体群内で異なる食料源を生み出すことで、資源をめぐる個体群内競争が減り、形質置換が見られる。その結果、個体群全体が1つの食料源に依存しなくなるため、環境収容力は増加する。個体群内の適応度も変化し、この文化の進化が可能になる。^{[ 90 ]}

2013年に行われたゲノム配列解析により、ヨウスコウカワイルカ（学名：Lipotes vexillifer）のゲノムには一塩基多型が存在しないことが明らかになった。研究者らは、このイルカ種のヨウスコウカワイルカのゲノムの歴史を再構築した結果、遺伝的多様性の大幅な減少は、おそらく最後の氷河期後のボトルネック現象によるものであると結論付けた。この時期には、海面が上昇する一方で地球の気温が上昇していた。他の過去の気候変動も、ヨウスコウカワイルカのゲノムの歴史と相関関係があり、一致している。これは、地球規模および地域規模の気候変動がゲノムに劇的な影響を与え、種の適応度、生存、進化に変化をもたらす可能性があることを示している。^{[ 97 ]}

地中海に生息するヨーロッパマイルカ（Delphinus delphis ）の個体群は、東部と西部の2つのタイプに分化している。2012年の研究によると、これは最近のボトルネック現象によるものでもあり、地中海東部の個体群の規模が急激に減少した。また、西部と東部の地域間の個体群構造の欠如は、他の地域のイルカの個体群構造が明確であることと矛盾しているように見える。 ^{[ 98 ]}地中海地域のイルカは、地域間に物理的な障壁がなかったにもかかわらず、生態と生物学によって2つのタイプに分化した。したがって、東部と西部のイルカの違いは、物理的な障壁だけではなく、高度に特殊化したニッチ選択に起因する可能性が高い。このように、環境はこのイルカ種の分化と進化に大きな役割を果たしている。^{[ 99 ]}

ハンドウイルカの分岐と種分化は、歴史を通じて気候や環境の変化に大きく起因している。研究によると、この属内の分裂は急速な気候変動の時期と相関している。例えば、気温の変化によって沿岸の景観が変化し、ニッチが空になり、分離の機会が生じる可能性がある。^{[ 100 ]}特に北大西洋北東部では、遺伝学的証拠からハンドウイルカが沿岸型と外洋型に分化していることが示唆されている。分岐は、大きなグループが分離した創始イベントによる可能性が最も高い。このイベントの後、別々のグループはそれに応じて適応し、独自のニッチ特化と社会構造を形成した。これらの違いにより、2つのグループが分岐し、分離したままになった。^{[ 101 ]}

日本列島には、大型で北部に生息するタッパナガ（またはシオゴンドウ）と小型で南部に生息するマゴンドウという、固有で特徴的な2種類のコビレゴンドウが生息しているが、これら2種類の分布域は、本州最東端付近​​の海洋前線境界付近ではほとんど重なっていない。12世紀に北太平洋でナガスクジラが局地的に絶滅したことがタッパナガの出現を促し、コビレゴンドウがナガスクジラの生息域よりも寒冷な地域に定着するきっかけとなったと考えられている。^{[ 102 ] [ 103 ]}タッパナガと似た特徴を持つクジラは、バンクーバー島や米国北部沿岸にも生息している。^{[ 104 ]}