Loài hải ly bán thủy sinh lâu đời nhất được xác định trước đây là Steneofiber eseri, sống ở Pháp cách đây 23 triệu năm. Tuy nhiên, hiện tại giới khảo cổ học đã xác định được một loài hải ly mới, có niên đại còn lâu đời hơn - Microtheriomys actiulaquaticus sống ở khu vực ngày nay là Montana, Hoa Kỳ, cách đây khoảng 30 triệu năm (kỷ nguyên Oligocen).
Microtheriomys actiulaquaticus không có chiếc đuôi phẳng giống như những loài hải ly ngày nay, chế độ ăn uống của chúng cũng thuần thực vật thay vì gỗ và kích thước của chúng cũng tương đối nhỏ bé.
Tiến sĩ Jonathan Calede, nhà sinh vật học tiến hóa tại Đại học bang Ohio và là tác giả của nghiên cứu đăng trên tạp chí Royal Society Open Science cho biết: “Hải ly và các loài gặm nhấm khác có thể cho chúng ta biết nhiều điều về sự tiến hóa của động vật có vú".
“Hãy nhìn vào sự đa dạng của cuộc sống xung quanh chúng ta ngày nay, và bạn thấy những loài gặm nhấm lướt đi như sóc bay, những loài gặm nhấm nhảy như chuột túi, các loài thủy sinh như chuột xạ hương và động vật đào hang như chuột chũi”.
“Có một sự đa dạng đáng kinh ngạc về hình dạng và hệ sinh thái. Và khi nào sự đa dạng đó nảy sinh là một câu hỏi quan trọng trong việc nghiên cứu quá trình tiến hóa của động vật có vú”.
“Động vật gặm nhấm là nhóm động vật có vú đa dạng nhất trên Trái Đất, và khoảng 4/10 các loài động vật có vú còn tồn tại ngày nay là loài gặm nhấm. Nếu chúng ta muốn hiểu cách chúng ta có được sự đa dạng sinh học đáng kinh ngạc, thì các loài gặm nhấm chính là một hệ thống tuyệt vời để nghiên cứu”.
Vật liệu hóa thạch của Microtheriomys actiulaquaticus - bao gồm một số răng liên quan, hai xương astragali và một phần xương - đã được phục hồi từ Hệ tầng Renova.
Tiến sĩ Calede đã thực hiện 15 phép đo hóa thạch xương mắt cá chân và so sánh nó với phép đo các xương tương tự từ 343 mẫu vật của các loài gặm nhấm sống ngày nay cũng như các họ hàng của hải ly cổ đại.
Chạy các phân tích tính toán về dữ liệu theo nhiều cách, ông đã đưa ra một giả thuyết mới cho sự tiến hóa của hải ly lưỡng cư, đề xuất rằng chúng bắt đầu bơi là kết quả của sự cố gắng thích nghi với môi trường sống mới.
Tiến sĩ Calede cho biết: “Trong trường hợp này, sự thích nghi với việc đào hang đã được đồng chọn để chuyển sang phương thức vận động bán thủy sinh.
“Tổ tiên của tất cả các loài hải ly từng tồn tại rất có thể là loài đào hang, và tập tính bán thủy sinh của loài hải ly hiện đại đã phát triển từ hệ sinh thái đào hang. Hải ly đã tiến hóa từ đào hang sang bơi trong nước”.
“Hóa thạch của các toàn khác được phát hiện tại nơi tìm thấy hóa thạch của Microtheriomys actiulaquaticus cho thấy nó từng là một môi trường nước, cung cấp thêm bằng chứng hỗ trợ giả thuyết”.
Việc phân tích kích thước cơ thể hải ly trong 34 triệu năm qua cho thấy quá trình tiến hóa của hải ly tuân theo quy luật được gọi là Cope cho rằng các sinh vật trong các dòng tiến hóa sẽ tăng kích thước theo thời gian.
Castoroides, hay hải ly khổng lồ, là một giống hải ly khổng lồ, có kích thước như gấu đã tuyệt chủngsống ở Bắc Mỹ trong kỷ Pleistocen. Hai loài hiện đã được công nhận, C. dilophidus ở Đông Nam Hoa Kỳ và C. ohioensis ở phần còn lại của phạm vi của nó. C. leiseyorum trước đây đã được mô tả từ Irvingtonian của Florida, nhưng bây giờ được coi là một tên không hợp lệ. Tất cả các mẫu vật được mô tả trước đây là C. leiseyorum được coi là thuộc về C. dilophidus .
Và loài hải ly có kích thước to lớn nhất từng được giới cổ sinh vật học ghi nhận là Castor, chúng là loài hải ly khổng lồ đã tuyệt chủng và có kích thước bằng một con gấu đen sống ở Bắc Mỹ cách đây khoảng 12.000 năm.
Trước khi tuyệt chủng, loài hải ly này từng rất thành công. Hoá thạch của nó được tìm thấy tại nhiều địa điểm trải dài từ Florida cho tới Alaska hay cả Yukon. Chúng có trọng lượng lên đến khoảng 100kg.
So với loài hải ly hiện giờ, loài hải ly khổng lồ không có cái đuôi hình mái chèo thay vào đó là một cái đuôi nhỏ dài hơn. Răng cửa của chúng cũng rất lớn, cong hơn và không được sắc nhọn.
Loài hải ly này đột nhiên tuyệt chủng vào thời điểm cùng với nhiều loài động vật khác của kỷ băng hà, bao gồm cả voi ma mút. Có rất ít thông tin chắc chắn về tương tác giữa con người với Castoroides. Tuy nhiên dấu tích của Castoroides lại được tìm thấy cùng với các đồ tạo tác của con người trong Hang Sheriden. Có rất nhiều lý thuyết khoa học khác nhau được suy luận xung quanh sự tuyệt chủng của hải ly Castoroides. Và đến giờ các nhà khoa học vẫn chưa tìm ra nguyên nhân chính xác cái chết của loài này.
Các nhà khoa học cho biết chúng phát triển mạnh ở vùng khí hậu nóng và ẩm ướt, được tìm thấy ở các vùng đất ngập nước cổ đại. Chúng không có thói quen “chặt cây” hay ăn thực vật như loài hiện đại mà ăn thực vật thuỷ sinh.
Việc ăn thực vật thuỷ sinh khiến chúng phải phụ thuộc vào vùng ngập nước để sinh sống và vì thế dễ bị ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu.