Der grobe Bauplan des Gehörsystems von Walen hat sich vermutlich innerhalb von etwa vier bis sieben Millionen Jahren an die Bedingungen im Meer angepasst. Bereits relativ kurze Zeit, nachdem die vierbeinigen, an Land lebenden Vorfahren der Meeressäuger in das Wasser zurückgekehrt waren, begannen sie Gehörorgane zu entwickeln, die denen der heutigen Zahnwale ähnelten. Dies zeigen die Ergebnisse einer Studie von Forschern um Hans Thewissen und Sirpa Nummela von den Northeastern Ohio Universities, in der sie anhand von Fossilien von vier Gruppen frühzeitlicher Wale die Evolution des Außen- und Innenohrs bei den Cetacea untersucht hatten.

Die Gehörorgane der ältesten, wolfsähnlichen Cetaceen – die vor 50 Millionen Jahren noch immer hauptsächlich an Land, aber auch schon im Meer jagenden Pakicetiden – glichen in ihrem Aufbau denen der Landlebewesen.

Vor 43 bis 46 Millionen Jahren lebende Wale begannen offenbar zusätzlich ein an die Schallübertragung im Wasser angepasstes Gehör zu entwickeln. Die Forscher entdeckten bei verschiedenen Fossilien unter anderem eine große Öffnung im Unterkiefer. Bei rezenten Zahnwalen ist in diese Öffnung ein Fettpolster eingebettet, welches die Schallübertragung zum Mittelohr optimiert.

Mit der vor etwa 40 Millionen Jahren existierenden Walgruppe der Basilosauridae verschwand das Gehörsystem der Landlebewesen bei den Cetacea völlig und – obwohl noch nicht zur Echolokation befähigt – die Ohren zeigten im Aufbau bereits sehr deutliche Parallelen zu denen der heute lebenden Zahnwale. Allerdings hatten diese Tiere noch einen großen, äußeren Gehörgang.