马的祖先是生活在5000万年前新生代、第三纪、始新世的始(祖)马(Hyracotherium Owen=Eohippus Marsh)。它们的身体只有狐狸那么大。头骨小，牙齿构造简单，齿冠低。前足4趾着地，后足3趾着地。背部弯曲，脊柱活动灵活。生活在北美的森林里，以嫩叶为食。大约过了1000多万年，到渐新世时才出现了渐新马(中马)(Mesohippus Marsh)。体大如羊。前后足均有3趾，中趾明显增大。颊齿仍低冠，臼齿齿尖已连成脊状。仍生活在森林里，以嫩叶为食。又过了1000多万年到中新世时出现了草原古马(Merychippus Leidy)。前后足均有3趾，但只有中趾着地行走，侧趾退化。身体已有现代的小马那样大。四肢更长，齿冠更高。背脊由弧形变为硬直，由善于跳跃变为善于奔跑。臼齿有复杂的连脊和白垩质填充，表明食料已从嫩叶转为干草。草原古马已从林中生活转为草原生活，高齿冠臼齿适于碾磨干草，善跑的四肢能逃避猛兽袭击。
到了上新世初期又出现了上新马(Pliohippus)，身体更大，齿冠更高，前、后足中趾更为发达，二、四趾完全退化。到了更新世出现了真马(Equus Linnaeus)，身体达到现代马的大小，中趾充分发达，趾端成为硬蹄，牙齿除齿冠更高外，咀嚼面的褶皱更为复杂，反映出对奔驰于草原和嚼食干草的高度适应。在中新世以前，马类动物主要分布于北美森林，到中新世时才迁移到欧亚大陆。上新世和更新世时，北美的马类动物还扩展到南美，但南美的种类不久即归于绝灭。到全新世时，北美的马类动物也趋于绝灭。只有欧亚大陆的后裔得到繁荣和发展。
我国北方出土的更新世的三门马(Equus samenensis)以及还残存在甘肃、新疆和蒙古等地的野马(Equus przewalskii)，都是马类动物的代表。现代马则是由野马经人工驯化培育出来的。马类在中、上新世时曾分别出现过几个旁支:例如分布在中新世北美和欧亚大陆的安琪马(An-chitherium V.Meyer);分布在上新世北美和欧亚大陆的三趾马(Hipparion Christol);分布在更新世南美洲的南美马(Hippidium)等，表明马的进化不是直线发展的。历史上有些古生物学家根据马的进化趋势(身体体积由小到大、趾数由多到少、齿冠由矮到高)就认为，生物总是沿着既定的方向进化的。马的年龄根据牙齿的情况加以识别。
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