C'est probablement au milieu du Tertiaire, vers 35 millions d'années avant notre ère, qu'une branche de marsupiaux donna naissance aux koalas.
A la fin de cette période, il en existait au moins cinq espèces, notamment Phascolarctos stirtoni, un koala vingt fois plus gros que celui que l'on connaît.
Au cours du pléistocène, la faune australienne était très diversifiée et surprenante.
Parmi les prédateurs, on connaît par leurs fossiles le lion marsupial (Thylacoleo carnifex), le loup de Tasmanie ou le varan géant (Megalania prisca).
Parmi les herbivores, il y a eu des marsupiaux de la taille d'une petite voiture comme le diprotodon optatum, un wombat géant ou le kangourou géant (Sthenurus stirlingi).
Actuellement, le koala est le mammifère le plus représentatif de la faune d'Australie avec le kangourou.
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