Kytovci (velryby, delfíni a sviňuchy) jsou potomky suchozemských savců. Jejich suchozemský původ je konkrétně označen:
Otázka, jak se suchozemští živočichové vyvinuli v oceánské leviatany, byla dlouhou dobu záhadou, kvůli mezerám ve fosilních záznamech. Nedávné objevy v Pákistánu však mnohé z těchto záhad vyřešily a nyní je možné vidět několik fází přechodu kytovců z pevniny do moře.
Rodokmen, včetně Ungulates.
Tradiční teorie o evoluci kytovců byla, že velryby byly příbuzné s mezonychidy, vyhynulým řádem masožravých kopytníků (kopytnatých zvířat), kteří vypadali spíše jako vlci s kopyty a byli sesterskou skupinou artiodactylů. Tato zvířata měla neobvyklé trojúhelníkové zuby, které jsou podobné těm velrybím. Z tohoto důvodu se vědci dlouho domnívali, že se velryby vyvinuly z formy mezonychidů; nicméně novější údaje o molekulární fylogenezi naznačují, že velryby jsou blíže příbuzné s artiodactyly, konkrétně s hrochem. Silný důkaz pro klad kombinující kytovce a artiodactyly je dále diskutován pod označením Cetartiodactyla. Nicméně předkové hrochů anthracothere se ve fosilním záznamu objevují až miliony let po Pakicetovi, prvním známém velrybím předkovi.
Nedávný objev Pakiceta, nejstarší pravelryby (viz níže) podporuje molekulární data. Kostry Pakiceta dokazují, že velryby nepocházely přímo z mesonychidů. Místo toho jsou formou artiodactylu (jiného typu kopytníka), který se začal dostávat do vody poté, co se rodina artiodactylů oddělila od mesonychidů. Jinými slovy, pravelryby byly ranými artiodactyly, které si zachovaly aspekty svého mezonychidního původu (jako jsou trojúhelníkové zuby), které moderní artiodactyly od té doby ztratily. Zajímavým důsledkem je, že nejstarší předkové všech kopytnatých savců byli pravděpodobně alespoň částečně masožraví nebo mrchožravci, dnešní artiodactyly a perissodactyly přešly na rostlinnou stravu později ve svém vývoji. Velryby si díky pohotovější dostupnosti zvířecí kořisti a jejich potřebě vyššího kalorického obsahu k životu jako mořské endotermy přirozeně uchovaly svou masožravou stravu, stejně jako mesonychidi, kteří však byli později překonáni lépe adaptovanými zvířaty, jako byl Carnivora (mesonychidi se stali specializovanými masožravci, když celková dostupnost velké zvířecí kořisti byla stále nízká; jejich adaptace byla tedy pravděpodobně nevýhodná, když nové formy zaplnily mezery, které zanechali dinosauři).
Nejstarší kytovci: Pakicetidy nebo Indohyus?
Rekonstrukce Pakicetu
pakicetidové jsou kopytnatí savci, kteří jsou někdy klasifikováni jako nejstarší velryby. Žili v raném eocénu, asi před 53 miliony let. Vypadali spíše jako psi s kopytnatýma nohama a dlouhými, silnými ocasy. Byli spojeni s velrybami ušima: struktura sluchového býka je tvořena pouze ektoplastickou kostí. Tvar ušní oblasti u Pakiceta je velmi neobvyklý a podobá se pouze lebkám velryb. Tento rys je diagnostický pro kytovce a nevyskytuje se u žádného jiného druhu. Původně se mělo za to, že uši Pakiceta byly uzpůsobeny pro podvodní sluch, ale jak by se dalo očekávat z anatomie zbytku tohoto tvora, uši Pakiceta jsou specializovány pro sluch na souši, a pokud je Pakicetus příbuzný s předky velryb, podvodní sluch musel být pozdější adaptací. Podle Thewissena zuby Pakiceta také připomínají zuby fosilních velryb, jsou méně podobné psím řezákům, s vroubkovaným trojúhelníkovým tvarem, podobným žraločímu zubu, což je další spojení s modernějšími velrybami.
Rekonstrukce Indohyu.
Thewissen od té doby nalezl stejnou strukturu ucha ve zkamenělinách malého jelenovitého tvora Indohyuse, který žil asi před 48 miliony let v Kašmíru. Tento býložravý tvor o velikosti mývala nebo domácí kočky měl některé rysy velryb a vykazoval známky adaptace na vodní život, včetně silného a těžkého vnějšího povlaku na kostech, který je podobný kostem moderních tvorů, jako je hroch, a snižuje vztlak, takže mohou zůstat pod vodou. To naznačuje podobnou strategii přežití jako africký myšák nebo vodní chevrotain, který se při ohrožení dravým ptákem ponoří do vody a schová se pod hladinou až na čtyři minuty.
Ambulocetid a remingtonocetidy
Rekonstrukce Kutchicetus, remingtonocetid
Rekonstrukce Ambulocetus natans
Nejpozoruhodnější z nedávných objevů v Pákistánu byl Ambulocetus, který vypadal jako tři metry dlouhý krokodýl savčí. Ambulocetus byl jednoznačně obojživelný, protože jeho zadní nohy jsou lépe uzpůsobeny pro plavání než pro chůzi po souši, a pravděpodobně plaval tak, že vlnil záda svisle, jak to dělají vydry, tuleni a velryby. Spekulovalo se, že Ambulocetidi lovili jako krokodýli, číhali na mělčinách, aby ulovili nic netušící pobřežní kořist a ryby.
Menším bratrancem Ambuloceta byla čeleď remingtonocetid, která měla delší rypáky než Ambulocetus a byla o něco lépe přizpůsobena podmořskému životu. Spekulovalo se, že žila jako moderní mořské vydry a lovila ryby na mělčinách.
V obou skupinách byly nosní otvory na špičce čenichu, podobně jako u suchozemských savců.
Rekonstrukce Protocetu
Rekonstrukce Rodhocetusu
Basilosauridé a dorudontidi: plně mořští kytovci
Rekonstrukce Basilosaura
Ačkoli vypadají velmi podobně jako moderní velryby, basilosauridům a dorudontidům chyběly „melounové varhany“, které umožňují jejich potomkům používat echolokaci stejně efektivně jako moderní velryby. Měli malé mozky; to naznačuje, že byli samotářští a neměli složitou sociální strukturu jako někteří moderní kytovci. Basilosaurus měl dvě drobné, ale dobře tvarované zadní nohy, které se pravděpodobně používaly jako sevření při páření; jsou malou připomínkou života jejich předků. Zajímavé je, že pánevní kosti spojené s těmito zadními končetinami již nebyly spojeny s páteří jako u protocetidů. V podstatě už nelze žádný sakrální obratel jasně odlišit od ostatních obratlů.
Rekonstrukce Squalodonu
Zubaté velryby (Odontocetes) echolokují vytvořením série cvaknutí vydávaných na různých frekvencích. Zvukové pulzy jsou vydávány jejich čely ve tvaru melounu, odráží se od předmětů a získávají se dolní čelistí. Lebky Squalodona ukazují důkazy pro první hypotetický výskyt echolokace. Squalodon žil od raného do středního oligocénu až do středního miocénu, asi před 33-14 miliony let. Squalodon vykazoval několik společných rysů s moderními Odontocetes. Lebka byla dobře stlačená, rostrum teleskopicky vysunuté směrem ven (což je charakteristika moderního podřádu Odontoceti), což dávalo Squalodonu vzhled podobný vzhledu moderních zubatých velryb. Nicméně se má za nepravděpodobné, že by squalodonci byli předky žijících delfínů.
Rekonstrukce Cetotheria
Všechny moderní mystiky jsou velryby velké s filtrem nebo baleen, i když přesné prostředky, kterými se baleen používá, se u jednotlivých druhů liší (hltání s balaenopteridy, skim krmení s balaenidy a orání dna s eschrichtiidy). První členové některých moderních skupin se objevili během středního miocénu. Tyto změny mohly být důsledkem celosvětových změn životního prostředí a fyzických změn v oceánech. Rozsáhlá změna proudu a teploty oceánů mohla iniciovat záření moderních mystik, což vedlo k zániku archaických forem. Obecně se má za to, že čtyři moderní mystikové čeledi mají oddělený původ mezi cetothery, nicméně to je pouze spekulace. Moderní plejtváci baleenští, Balaenopteridae (rorquals a keporkak, Megaptera novaengliae), Balaenidae (pravá velryba), Eschrichtiidae (plejtvák šedý, Eschrictius robustus) a Neobalaenidae (plejtvák pravý, Caperea marginata) všichni mají odvozené vlastnosti, které jsou v současnosti neznámé u všech cetotherů.
Kostra Xiphiacetus sp.
Během raného miocénu se vyvinula echolokace ve své moderní podobě. Vzkvétaly různé vymřelé čeledi podobné delfínům. Mezi rané delfíny patří Kentriodon a Hadrodelphis. Ti patří ke Kentriodontidae, což byli malí až středně velcí zubatí kytovci s převážně symetrickými lebkami, o nichž se předpokládá, že pravděpodobně zahrnují předky některých moderních druhů. Kentriodontidi se datují do pozdního oligocénu až pozdního miocénu. Kentriodontini jedli malé ryby a jiné nektonické organismy; předpokládá se, že byli aktivními echolokátory a mohli tvořit školy. Rozmanitost, morfologie a rozložení fosilií se jeví paralelně s některými moderními druhy.
Dnes jsou velrybí zadní části vnitřní a zmenšené a slouží jako kotva pro svaly genitálií. Občas geny, které kódují delší končetiny, způsobí, že se u moderní velryby vyvinou miniaturní nohy (známé jako atavismus).
Zatímco raní kytovci, jako například Pakicetus, měli nosní otvory na konci čenichu, u pozdějších druhů, jako byl Rodhocetus, se otvory začaly posouvat směrem k vrcholu lebky. Tomu se říká nosní drift.
Nozdry moderních velryb se upravily do dýchacích otvorů, které jim umožňují vynořit se na hladinu, nadechnout se a pohodlně se ponořit. Uši se také začaly pohybovat dovnitř a v případě Basilosaura začaly střední uši přijímat vibrace ze spodní čelisti. Dnešní moderní zubaté velryby používají k echolokaci „melounový orgán“, tukový polštářek.