有袋類が新世界で生まれたことは、化石の証拠から明らかである。 最も古い有袋類の化石(中国と北米で発見されている)は、約1億2500万年前の白亜紀(1億4500万年前から6600万年前)のものである。 オーストラリアとその周辺の島々に生息する有袋類の祖先は、南極大陸を経由して南米と陸続きになり、一回の移動でオーストラリアを植民地化したと考えられている。 それが胎盤哺乳類の台頭以前に行われたのか、あるいは胎盤哺乳類もオーストラレーシアに到達したが、早期に絶滅したのかは、活発な論争が行われているところである。 約6500万年前までに、オーストラレーシアは他の大陸から隔離され、そこで有袋類が多様な形態に進化し、そのうちの一つ、ディプロトドン(巨大ウォンバット属)はマストドンに匹敵する大きさになっていた。 南米では胎盤動物とともに生存し、新熱帯の哺乳類相の重要な部分を形成している。
オーストラリアでは、原住民の狩猟、特に焼畑が、約5万年から4万5000年前の更新世(260万年から11700年前)にいくつかの大型種(メガファウナ)を消滅させたかどうかは議論されています。 しかし、人間の手によって、オーストラリアの近隣の島々や、特にニュージーランドに有袋類が持ち込まれた。 ニューアイルランドでは、1万年以上前に灰色カスクス(Phalanger orientalis)が持ち込まれ、同じ種が4千年以上前にティモール島に持ち込まれた。 オーストラリアでは、ブラッシュテールポッサム(Trichosurus vulpecula)が有袋動物の一例で、人間がもたらした環境の変化に容易に適応し、いくつかの都心部では豊富な個体数を誇っている。 その適応力は、家庭ゴミを含む様々な食べ物に耐性があることに起因している。
19世紀初頭に本格的に始まったイギリスのオーストラリア植民地化では、狩猟と捕獲、大規模な開墾、キツネ、ウサギ、ネコ、羊の導入が行われ、カンガルーやバンディクートの数種がすぐに絶滅に追いやられた。 コアラやタスマニアデビルなど、他の多くの種も同じ運命に追いやられたのである
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