Zwei Evolutionsschübe verhalfen den Delfinen zu ihrem heutigen großen Gehirn. Der erste Schritt erfolgte vor etwa 39 Millionen Jahren, als die ersten Zahnwale (Odontoceti) auftraten, die von den Urwalen (Archaeoceti) abstammen. Die Meeressäuger wurden damals kleiner, entwickelten aber gleichzeitig ein größeres Gehirn. Zu dieser Zeit "erfanden" sie die Echoortung, mit der sie sich im Wasser orientieren.

Mit dem Auftreten der ersten Delfinartigen (Delphinoidea) vor etwa 15 Millionen Jahren fand der zweite wichtige Entwicklungsschritt statt. Damals hat sich vermutlich auch das Sozialverhalten der Tiere verändert.

Dieses Szenario stellte Lori Marino von der Emory-Universität in Atlanta auf, die zusammen mit Daniel McShea und Mark Uhlen die Hirnanatomie von fossilen und rezenten Zahnwalarten untersucht hatte. Hierzu hatten die Forscher 66 fossile Schädel aus Museumsbeständen per Computertomografie vermessen und mit 144 Schädeln heutiger Zahnwale verglichen. Damit standen den Wissenschaftlern Daten von 210 Exemplaren zur Verfügung, die 62 Arten aus 37 Familien abdeckten.

Durch die beiden Entwicklungsschübe entstand bei den Delfinen ein Gehirn, das vier bis fünf Mal größer ist als bei anderen Säugetieren vergleichbarer Körpergröße, betonen die Forscher. Ähnliches trat nur bei den Primaten auf: Der Mensch hat im Vergleich zu anderen Säugern ein sieben Mal größeres Gehirn.