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两栖纲至爬虫纲
在这转变时期中并无化石的证据。塞莫利亚（Seymouria）乃是早期的两栖动物化石，具有多少类似爬虫的特征，但是它们在化石历史中出现太晚，最近的证据鉴定它们为道地的两栖动物。而爬虫与两栖动物的骨骼相似，最重要的分别就在于不能变为化石的生殖系统，两栖动物在水中产卵，卵子经过复杂的孵化才变为成长的动物，但爬虫的卵子却有很厚的硬壳，内有羊膜保护胚胎，因此胚胎与成长的动物相若。达尔文的自然选择论不能解释两栖动物如何进化出爬虫的一套生殖系统。
爬虫纲至哺乳纲
最后我们谈谈达尔文主义者最引以为荣的化石证据，即古尔德和其他一些人作为结论性证据引用的具有哺乳动物特征的兽孔目爬虫（Therapsida），这一目（Order）的动物具有很多化石拥有爬虫与哺乳动物的构造，好像是这两纲之间的中间动物。其实在这两纲动物之间的分界线是很难划分的。普遍通用的标准乃是爬虫的颚骨内几个小骨，其中一块与头颅骨连接。
在这个重要的标准中，不同的兽孔目爬虫与哺乳动物酷似，它们实在可被鉴定为爬虫或哺乳纲，古尔德对这重要的构造形容得很清楚：
爬虫的下颚有几块骨，但哺乳动物则只有一块，这些不属于哺乳动物的颚骨变得越来越小，在这哺乳动物耳中的"锤骨"与"砧骨"乃是这小块的进化产物。创造论者会问，究竟这种中间构造怎样进化而来，一块骨只能单单在耳中，或是单单在颚骨中。但是古生物学家已经发现在这些被认为是像哺乳动物的爬虫中有两种进化的迹象，因为它们有两个颚骨的构造，一个具有方形的关节骨，将要变成耳中的锤骨和砧骨，另一个却是与头骨连接的鳞状齿，像今天的哺乳动物一样。
我们姑且接受古尔德的小结论，但是他所主张的哺乳动物与爬虫的过渡证据却不可同日而语。不少有哺乳动物与爬虫特征的头颅骨，可能代表爬虫与哺乳动物的中间化石，但是哺乳动物与爬虫的分别不仅是在于颚骨与耳骨，更重要的是生殖系统。在其他例子中，我们已看到骨骼的相似不是代表进化过程的连接。
菲秋马曾很确实地形容兽孔目的化石，却实在表现出化石研究中的很多疑问："从兽孔目的化石爬虫到哺乳动物的进化有十多种化石上的证据，我们实在无法知道哪一种化石是哺乳纲的祖先。"很多的化石证据唯一的用途，就是能将它们排列成按部就班的进化程序，在不同种类当中有相似的骨骼构造，只提醒我们它们的相同点不一定代表进化的关系，哺乳动物大概是从很多不同的爬虫进化而来的学说并不是达尔文主义，因为达尔文的进化论需要一条单系的进化程序。
那么在兽孔目的化石中有很多与哺乳动物相同的特征，分布在很多同目的动物身上，这些动物不可能同时都是哺乳纲的祖先。一条假想的进化程序的设立，只能靠合并不同动物身上的特征，以及弄乱它们在化石年代出现的次序。要是我们假想哺乳动物从爬虫纲进化而来只有一次（这个假设下文再分析），那么大部分有哺乳动物特征的兽孔目都不是爬虫至哺乳动物的进化中间化石，如果大部分都不是，可能全部也不是。
兽孔目的假设，若是关乎进化程序的起点和终点一些特殊目标，会有更大的说服力，但是在早期的哺乳动物中有很多重要的构造上的差别，使古生物学家很难指出谁是爬虫进化来的后裔，正如他们不能鉴定谁是它们的进化祖先一样。这种情形使某些古生物学家摒弃传统，不以哺乳动物为"单系进化"的单位（即只从一个直系祖先而来），而主张是几个不同的兽孔目同时进化而来的多元进化系统。
若要接受哺乳动物乃是多元进化而来的话，进化论学者需要摒弃达尔文主义的传统信仰--哺乳动物中的同源构造的分别，乃是基于共同的祖先经自然选择作用而来。若根据化石的证据来分析，我们还不能决定究竟哺乳动物是否只从一个祖先进化而来，但享有盛名的古生物学家乔治·辛普森，宣布哺乳动物是单系进化而来的，因为他将"单系进化"的定义，改为由一个低等的分类单位而来，既然兽孔目比哺乳纲低等，那么哺乳动物就是单系进化而来。
若古生物学家不仅要鉴定爬虫与哺乳动物的中间化石，还企图建立一套有系统的理论，解释整纲哺乳动物的进化来源，他们显然需要解释比颚骨和耳骨更复杂的构造。哺乳动物包括不同的种类，如鲸、海豚、北极熊、蝙蝠、家畜、猴子、猫、狗、猪、和负鼠等，若哺乳动物是单系进化而来的，上述的动物都要按照达尔文的自然选择，从不同的陆上动物祖先进化而来，那么在这些进化过程中需要经过大量的转变期动物的出现，但在化石中却完全没有这些迹象。
爬虫纲至鸟纲
始祖鸟（Archaeopteryx）这个在1.45亿年前的石层中出现的鸟化石，在达尔文的《物种起源》一书面世不久即被掘出，大大增加达尔文主义的说服力，使当时著名反对学者阿加西斯哑口无言。始祖鸟有骨骼的特征，与一种小型恐龙（Compsognathus）有密切的关系。始祖鸟大致上是鸟，有翅膀，羽毛，和鸟胸的叉骨，也有爪状的四肢和嘴中的牙齿。近代鸟的嘴中都没有牙齿，但有些古代鸟是例外，一种近代鸟麝雉（Hoatzin）四肢都有爪子。