เป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการถึงนกเพนกวินที่อาศัยอยู่ที่อื่น เพราะฟอสซิลของนกเพนกวินโบราณถูกพบอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตร และนกทะเลยุคก่อนประวัติศาสตร์เหล่านี้จำนวนมากเกิดขึ้นก่อนการก่อตัวของแผ่นน้ำแข็งของทวีปแอนตาร์กติกา
ตามรายงาน มีสัตว์ไม่กี่ชนิดที่พัฒนาได้มากเท่ากับนกเพนกวินเพื่อให้สามารถอยู่รอดได้ในทวีปแอนตาร์กติกอันโหดร้าย
สัตว์จำพวกเพนกวินจักรพรรดิ์มีขนที่หุ้มฉนวนหลายชั้น มีการจัดเรียงหลอดเลือดไว้แน่นเพื่อรักษาอุณหภูมิของร่างกาย และท้องที่แข็งแรงพอที่จะทนต่อลมหนาวที่อุณหภูมิใกล้ถึง -80 องศาฟาเรนไฮต์ (ประมาณ -62 องศาเซลเซียส)
ด้วยความสามารถทั้งหมดนี้ในการปรับตัวเข้ากับสภาพอากาศหนาวเย็น จึงเป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการถึงนกเพนกวินที่อาศัยอยู่ที่อื่น อย่างไรก็ตาม พบฟอสซิลของนกเพนกวินโบราณอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตร และนกทะเลยุคก่อนประวัติศาสตร์เหล่านี้จำนวนมากเกิดขึ้นก่อนการก่อตัวของแผ่นน้ำแข็งแอนตาร์กติก
พวกมันมีชีวิตอยู่ผ่านช่วงเวลาที่ร้อนที่สุดในประวัติศาสตร์ของโลก เมื่อเส้นศูนย์สูตรมีอุณหภูมิอุ่นกว่าปัจจุบัน 5 องศาฟาเรนไฮต์ แดเนียล เคเซปกา นักบรรพชีวินวิทยาจากพิพิธภัณฑ์บรูซในสหรัฐอเมริกากล่าวว่า “พวกมันวิวัฒนาการมาในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากน้ำแข็ง”
เพื่อตรวจสอบว่านกเพนกวินเปลี่ยนจากน้ำอุ่นเขตร้อนไปเป็นมหาสมุทรขั้วโลกได้อย่างไร Ksepka และเพื่อนร่วมงานของเขาได้วิเคราะห์จีโนมของนกเพนกวินที่ยังหลงเหลืออยู่ทั้งหมดเมื่อเร็ว ๆ นี้ อย่างไรก็ตาม ยีนของนกเพนกวินสมัยใหม่บอกอะไรกับนักวิจัยได้มากเท่านั้น เชื้อสายสมัยใหม่ส่วนใหญ่มีอายุย้อนกลับไปเพียงไม่กี่ล้านปีเท่านั้น และไม่สามารถอธิบายการเดินทางส่วนใหญ่ของเพนกวินที่ใช้เวลา 60 ล้านปีได้
ด้วยการเปรียบเทียบจีโนมของนกเพนกวินสมัยใหม่กับฟอสซิลเพนกวิน ทีมงานจึงสามารถสร้างวิวัฒนาการของนกเพนกวินขึ้นใหม่ได้
ยีนเหล่านี้บางส่วนช่วยให้นกเพนกวินอ้วนขึ้น ในขณะที่ยีนบางตัวทำให้ปีกที่เหี่ยวเฉากลายเป็นแขนขาที่มีครีบเพรียว ยีนบางตัวยังช่วยเพิ่มระบบภูมิคุ้มกันของนกเพนกวินหรือช่วยให้พวกมันทนต่อออกซิเจนต่ำระหว่างการดำน้ำใต้ทะเลลึก
ที่พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติในเมืองลิมา ประเทศเปรู นักบรรพชีวินวิทยา โรดอลโฟ ซาลาส ศึกษากะโหลกของนกเพนกวินยักษ์ฟอสซิลที่มีชีวิตอยู่เมื่อ 36 ล้านปีก่อน โดยสูงประมาณ 5 ฟุตและหนัก 130 ปอนด์ (ประมาณ 59 กิโลกรัม)
นักวิจัยยังพบยีนที่ช่วยปรับดวงตาของนกเพนกวินให้มองเห็นได้ในส่วนลึกที่เป็นน้ำแข็ง แม้ว่านกส่วนใหญ่จะมีเซลล์โคนแก้วนำแสงอยู่ 4 ประเภท แต่นกเพนกวินตัวหนึ่งกลับไม่ทำงาน ขัดขวางความสามารถในการมองเห็นสีเขียวและสีแดง ดวงตาของพวกเขากลับปรับให้เข้ากับสีฟ้าของมหาสมุทรแทน
แต่สิ่งนี้เผยให้เห็นถึงความสำเร็จของรูปร่างที่อวบอ้วนและเพรียวบางของนกเพนกวิน เป็นเวลาหลายล้านปีมาแล้วที่มันเป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงที่ช้า แต่นกเพนกวินจักรพรรดิที่ผสมพันธุ์ในฤดูหนาวที่หนาวเย็นของทวีปแอนตาร์กติกนั้นเป็นนกที่มีการพัฒนาเร็วที่สุดในบรรดานกเพนกวินทั้งหมด นักวิจัยชั้นนำจึงสรุปว่าอุณหภูมิที่เย็นกว่าได้เร่งการวิวัฒนาการของนกเพนกวิน
ประวัติศาสตร์วิวัฒนาการของนกเพนกวิน ซึ่งวิวัฒนาการตั้งแต่นกทะเลบินไปจนถึงผู้ที่อาศัยอยู่ในมหาสมุทรที่บินไม่ได้ และมีตั้งแต่แอนตาร์กติกที่หนาวเย็นไปจนถึงหมู่เกาะกาลาปากอสเขตร้อน เป็นหนึ่งในสิ่งมหัศจรรย์ของอาณาจักรสัตว์
นักวิจัยได้ทำการศึกษาประวัติศาสตร์วิวัฒนาการของนกเพนกวินอย่างละเอียดและเจาะลึกที่สุดจนถึงปัจจุบัน ซึ่งรวมถึงการระบุชุดของยีนที่สำคัญต่อวิวัฒนาการของการมองเห็นใต้น้ำ การดำน้ำระยะไกล การควบคุมอุณหภูมิ อาหาร และขนาดของร่างกาย
