Sự phân kỳ đầu tiên giữa động vật có vú đẻ trứng và động vật có vú đẻ con phát triển bên trong được cho là đã xảy ra trong kỷ Trias.[18] Tuy nhiên, vẫn còn một số bất đồng về thời gian phân kỳ được ước tính này. Mặc dù đa số các phát hiện từ các nghiên cứu di truyền học (đặc biệt là các nghiên cứu liên quan đến gen hạt nhân) phù hợp với các phát hiện cổ sinh vật học, một số kết quả từ các phương pháp và nguồn khác, như ADN ti thể, không hoàn toàn đồng ý với các phát hiện từ hóa thạch.[19]

Dữ liệu đồng hồ phân tử cho thấy thú lông nhím tách ra từ thú mỏ vịt từ 19 đến 48 triệu năm trước, và những hóa thạch giống như thú mỏ vịt có nguồn gốc hơn 112,5 triệu năm trước, do đó đại diện cho các dạng cơ sở, thay vì những họ hàng gần của loài thú mỏ vịt hiện nay. Điều này có nghĩa là thú lông nhím tiến hóa từ tổ tiên tìm kiếm nước đã trở lại để sống hoàn toàn trên đất, mặc dù điều này khiến chúng cạnh tranh với các loài thú có túi. Bằng chứng thêm về tổ tiên tìm kiếm nước có thể được tìm thấy trong một số đặc điểm kiểu hình của thú lông nhím. Những đặc điểm này bao gồm tinh giản thủy động lực học, chân tay phía sau đóng vai trò như bánh lái và đầu máy được thiết lập trên trục xoay dài bị phì đại, cung cấp lực cú bơi rất hiệu quả. Do đó, sinh sản noãn trong các thú đơn huyệt có thể giúp chúng có lợi thế hơn so với thú có túi, một quan điểm nhất quán với phân vùng sinh thái hiện tại giữa hai nhóm. Ưu điểm này cũng có thể là một phần chịu trách nhiệm cho bức xạ thích nghi liên quan đến quan sát và sự mở rộng không gian thích hợp, cùng với đó mâu thuẫn với giả định khá phổ biến về sự tiến hóa hình thái và phân tử bị dừng lại tiếp tục được gắn kết với các thú đơn huyệt. Hơn nữa, các nghiên cứu về ADN ti thể trong thú mỏ vịt cũng đã phát hiện ra rằng các thú đơn huyệt và thú có túi rất có thể là nhóm chị em. Nó cũng ngụ ý rằng bất kỳ đặc điểm hình thái có nguồn gốc chung nào giữa thú có túi và động vật có vú đều xảy ra độc lập với nhau hoặc bị mất trong dòng dõi thành thú đơn huyệt.[20]