В основе палеонтологических доказательств лежит наука палеонтология.
1.Палеонтологические доказательства эволюции. Ископаемые остатки — основа восстановления облика древних организмов. Сходство ископаемых и современных организмов — доказательство их родства. Условия сохранения ископаемых остатков и отпечатков древних организмов. Распространение древних, примитивных организмов в наиболее глубоких слоях земной коры, а высокоорганизованных — в поздних слоях.
Переходные формы (археоптерикс, зверозубый ящер) , их роль в установлении связей между систематическими группами. Установление факта постепенного эволюционного развития в линиях невысокого систематического ранга (ряды ископаемых лошадей, слонов, моллюсков) показало существование преемственности между современными и ископаемыми видами. Особый интерес представляют ископаемые формы, сочетающие признаки древних и более молодых групп высокого систематического ранга. Такие формы называются переходными. Примером их могут служить кистепёрые рыбы, связывающие рыб с вышедшими на сушу четвероногими земноводными; семенные папоротники - переходная группа между папоротникообразными и голосеменными и др.
Существование переходных форм между разными типами, классами, отрядами показывает, что постепенный характер исторического развития свойствен не только низшим, но и высшим систематическим категориям.
Филогенетические ряды — ряды последовательно сменяющих друг друга видов (на примере эволюции лошади или слона) . Выдающиеся достижения в накоплении прямых доказательств эволюции принадлежит отечественным ученым, прежде всего В. О. Ковалевскому. Работы В. О. Ковалевского были первыми палеонтологическими исследованиями, которым удалось показать, что одни виды происходят от других.
Исследуя историю развития лошадей, В. О. Ковалевский показал, что современные однопалые животные происходят от мелких пятипалых всеядных предков, живших 60-70 млн. лет назад в лесах. Изменение климата Земли, повлекшее за собой сокращение площадей лесов и увеличения размеров степей, привело к тому, что предки современных лошадей начали осваивать новую среду обитания – степи. Необходимость защиты от хищников и передвижение на большие расстояния в поисках хороших пастбищ привела к преобразованию конечностей – уменьшению числа фаланг вплоть до одной. Параллельно изменению конечностей происходило преобразование всего организма: увеличение размеров тела, изменение формы черепа и усложнение строения зубов, возникновение свойственного травоядным млекопитающим пищеварительного тракта и многое другое.
В. О. Ковалевский обнаружил последовательные ряды ископаемых форм лошадиных, эволюция которых совершалась в указанных направлениях. Такие ряды видов, последовательно сменяющих друг друга, называются филогенетическими и свидетельствуют о существовании эволюционного процесса.
В основе морфологических доказательств лежат данные сравнительной анатомии.
2. Сравнительно-анатомические доказательства эволюции:
а) клеточное строение организмов. Сходство строения клеток организмов разных царств;
б) общий план строения позвоночных животных — двусторонняя симметрия тела, позвоночник, полость тела, нервная, кровеносная и другие системы органов;
в) гомологичные органы, единый план строения, общность происхождения, выполнение различных функций (скелет передней конечности позвоночных животных) ;
г) аналогичные органы, сходство выполняемых функций, различие общего плана строения и происхождения (жабры рыбы и речного рака) . Отсутствие родства между организмами с аналогичными органами;
д) рудименты — исчезающие органы, которые в процессе эволюции утратили значение для сохранения вида (первый и третий пальцы у птиц в крыле, второй и четвертый пальцы у лошади, кости таза у кита) ;
е) атавизмы — появление у современных организмов признаков предков (сильно развитый волосяной покров, многососковость у человека).