Les principaux fossiles équins à un doigt se sont concentrés au nord et au centre de l'Amérique, le pays d'origine du cheval. Un groupe spécifique, représenté par l'hippidion, a vécu en Amérique du Sud durant le pléistocène il y a 2 à 3 millions d'années.
On pense que c'est le cheval à un doigt Dinohippus qui était l'ancêtre des espèces à l'origine de l'Equus. Ces espèces ont été découvertes dans les couches du pliocène moyen en Amérique du Nord. Nous constatons également une évolution remarquable sur différentes espèces du pliocène et du pléistocène qui sont les ancêtres de plusieurs types de chevaux modernes.
Les représentants d'Equus les plus répandus de tous les fossiles équins étaient ceux du pléistocène. Il y a trois millions d'années, ils ont été très nombreux en Amérique du Nord et ont également vécu en Amérique Centrale et en Amérique du Sud, en Asie, en Europe et en Afrique. Vers la fin de la dernière période glaciaire, il y a environ 12000 à 15000 années, un grand nombre d'espèces d'Equus se sont éteintes.
Les raisons de l'extinction de ces espèces du pléistocène inférieur sont tout aussi énigmatiques que celles des autres grands mammifères tels que le mammouth et le mastodonte. Certains pensent que cette extinction est due aux changements climatiques et à l'influence de l'homme. En tout cas, les conséquences étaient gigantesques, en particulier dans le nouveau monde. C'est là qu'ils ont complètement disparu jusqu'à leur future réintroduction par les conquistadores espagnols.
Le cheval à un doigt est apparu pour la première fois durant le miocène moyen il y a 15 millions d'années.
Ce cheval descendait d'une espèce d'herbivores broutants d'Amérique du Nord.
La réduction de trois doigts en un seul était due à une diminution progressive des doigts latéraux jusqu'à l'apparition du doigt médian. Le cheval à un doigt a développé des excroissances osseuses qui sont les restants des doigts latéraux. La structure dentaire du cheval à un doigt est également devenue plus proéminente par rapport à celle de ses prédécesseurs. Les molaires, la mâchoire et le crâne se sont également allongés.
A quelques exceptions près, le cheval a connu une importante évolution morphologique.
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