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Los géneros hermanos Holochilus y Lundomys, junto con las formas extintas Carletonomys y Noronhomys y la viviente Pseudoryzomys, constituyen un pequeño clado de sigmodontinos de hábitos anfibios, que habitan en ambientes tropicales y subtropicales del Neotrópico. Basándonos en la totalidad de la evidencia fósil disponible para Argentina, Bolivia, sudeste de Brasil y Uruguay se revisó el registro paleontológico de Holochilus y Lundomys de la porción austral de América del Sur. Las distribuciones en el pasado y sus cronologías indican las siguientes ocurrencias para el área de estudio: Holochilus brasiliensis (Pleistoceno Medio-Reciente en Argentina, Pleistoceno Tardío-Reciente en Brasil), H. chacarius (Holoceno Tardío-Reciente en Argentina, Holoceno Temprano-Reciente en Bolivia), †H. primigenius (Pleistoceno Medio en Bolivia) y Lundomys molitor (Pleistoceno Medio-Pleistoceno Tardío en Argentina, Pleistoceno Tardío-Reciente en Uruguay). Considerando en conjunto las distribuciones actuales, los requerimientos ambientales de estos taxones y los registros fósiles, se verifican varios episodios de expansión y retracción de sus poblaciones, posiblemente vinculados con pulsos climáticos húmedos y secos alternantes durante el Pleistoceno-Holoceno.