1. Δομή γνάθου:
* Κάτω γνάθο: Τα θηλαστικά έχουν ένα μόνο οστό στο κάτω γνάθο που ονομάζεται Dentary. Πρόκειται για ένα καθοριστικό χαρακτηριστικό που τους ξεχωρίζει από άλλα σπονδυλωτά όπως τα ερπετά, τα οποία έχουν πολλαπλά οστά στο κάτω γνάθο τους.
* Συνημμένο: Το οδοντικό σε θηλαστικά συνδέεται απευθείας με το κρανίο μέσω μιας άρθρωσης που ονομάζεται Squamosal-Dentary Articulation.
* δόντια: Τα θηλαστικά έχουν εξειδικευμένα δόντια, συμπεριλαμβανομένων των κοπτήρων, των σκύλων, των προγόνων και των γομφίων, με ποικίλα σχήματα και λειτουργίες. Αυτά τα μοτίβα δοντιών συχνά διακρίνονται μέσα σε συγκεκριμένες ομάδες θηλαστικών.
2. Μέσο οστά:
* Μοναδική δομή: Τα θηλαστικά διαθέτουν τρία οστά μεσαίων αυτιών (malleus, incus και stapes) που δεν υπάρχουν σε άλλα σπονδυλωτά. Αυτά τα οστά εξελίχθηκαν από τα οστά στο γνάθο των ερπετών και είναι ζωτικής σημασίας για την ακοή.
* Τοποθεσία: Αυτά τα οστά είναι ενσωματωμένα μέσα στο κρανίο και είναι εύκολα αναγνωρίσιμα σε απολιθώματα.
3. Σχήμα κρανίου:
* braincase: Τα θηλαστικά έχουν σχετικά μεγάλη εγκεφαλική βάση σε σύγκριση με άλλα σπονδυλωτά, τα οποία στεγάζουν τους σύνθετους εγκεφάλους τους.
* ανοίγματα: Το κρανίο των θηλαστικών έχει ξεχωριστά ανοίγματα (Fenestrae) που σχετίζονται με τους μυς των γνάθων και άλλα χαρακτηριστικά, όπως το χρονικό fenestrae.
4. Άλλα σκελετικά χαρακτηριστικά:
* άκρα: Τα άκρα των θηλαστικών συνήθως έχουν ένα διακριτικό μοτίβο πέντε δακτύλων (πενταδακτόυλ).
* στάση: Τα περισσότερα θηλαστικά έχουν τα άκρα τοποθετημένα κάτω από το σώμα τους, επιτρέποντας αποτελεσματικό περπάτημα και τρέξιμο.
* γούνα: Ενώ τα μαλλιά (γούνα) είναι ένας μαλακός ιστός που δεν απολυθεί εύκολα, μερικές φορές αποτυπώματα ή ίχνη γούνας μπορούν να διατηρηθούν σε ιζηματογενείς βράχους.
5. Άλλες ενδείξεις:
* αποτυπώματα: Τα αποτυπώματα των θηλαστικών είναι διαφορετικά από άλλα σπονδυλωτά και μπορούν να παρέχουν πληροφορίες σχετικά με το βάδισμα, το μέγεθος και τη συμπεριφορά τους.
* Coprolites (απολιθωμένο κοπριά): Το σχήμα, το μέγεθος και το περιεχόμενο του απολιθωμένου κοπριάς μπορεί μερικές φορές να αποκαλύψει τη διατροφή και τη μορφολογία του θηλαστικού που το παρήγαγε.
Συνολικά, ένας συνδυασμός αυτών των σκελετικών χαρακτηριστικών βοηθά τους παλαιοντολόγους να εντοπίσουν και να ταξινομήσουν τα απολιθώματα των θηλαστικών, ακόμη και όταν είναι ελλιπείς ή αποσπασματικές.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ορισμένα πρώιμα θηλαστικά θα μπορούσαν να έχουν χαρακτηριστικά που ήταν πιο ερπετά, καθιστώντας την ταυτότητά τους πιο δύσκολη. Ωστόσο, η εξέλιξη αυτών των διακριτικών χαρακτηριστικών καθιέρωσε σταθερά τη γενεαλογία των θηλαστικών στο απολιθωμένο αρχείο.