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過渡化石是既保留有其祖先、也保留有其演進出的後代的生命形態的生物化石。[1] 尤其是當其演進出來的生物與其祖先完全不同時,過渡化石在科學研究上的意義就顯得更加重大。這種化石暗示著人類只是用自己所認定的生物劃分系統強行將一個完整的連續統給割裂開來了而已。因為化石本身的不完整性,通常無法判斷一具過渡化石與進化的分歧點有多接近。因此雖然過渡化石場被當做其祖先的模型來進行研究,但并不能假設它們就是後代們的直接祖先。
當1859年達爾文出版《物種起源》時,化石記錄本身亦並不為世人所熟知,更勿論過渡化石。因此達爾文曾說過渡化石的缺乏是其理論最大的弱點,但同時他也認為這可以用地質記錄數據的缺乏來解釋。[2][3] 實際上後來其反對者也用這“缺失的一環”來攻擊達爾文的學說。[4] 然而在《物種起源》出版之後兩年就出土了始祖鳥的化石,而這一化石被認為是恐龍向鳥類演進的重要過渡化石。在隨後的幾百年中,又有更多的過渡化石被人類發現,現在其豐富程度已經足以證實脊椎動物的綱之間都是有關係的。[5]
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