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号考察的材料时，是多么地快乐！多么地高兴！”整理发表五年航海的结果，花费了达尔文整整十年的光阴！实际上达尔文永远不会完全结束关于贝格尔号考察的材料。最主要的工作仍然摆在面前，剩余的岁月，他将竭尽全力，解决在自己探索之旅占有本质地位的科学问题。
植物学家约瑟夫·胡克是达温宅的常客，达尔文就是向他首次透露了进化论的细节。
随贝格尔号航海归来后，达尔文再也没有离开过英国。十九世纪，许多博物学家不畏艰辛，到地球上最遥远最危险的各个角落进行陆上考察时、达尔文在家里享受舒适的家庭生活，平静地思考、写作。实际上这么多年以来，达尔文一直在进行第二次旅行，这次比第一次更加富有挑战性——是一次帮助他打破知识的禁锢，进人全新未知领域的思想之旅。1837年，还在整理收集的资料，写作航海经历时，达尔文私下里已经开始思考另外一个主题，他称之为物种演化或者物种演变，这一主题逐渐占据了他的全部思绪。
达尔文开始认真思考有关物种起源的问题时，早已对进化论的事实基本信服。他熟悉祖父伊拉兹马斯·达尔文和法国思想家拉马克的观点——宣称物种不是固定不变的，而是随时间的变化而变化。目前达尔文知道数个支持这种观点的论据。其中之一是记录地球历史的化石提供了已消亡生命的证据。依据自己在南美洲的发现，达尔文早已指出，已消亡物种和存活物种之间存在相似性，充分表明活着的物种是已灭绝物种的后代。另外一个有力支持进化论的著名证据是，在一些活着的动物身上，仍然残存着业已退化、毫无用处的器官，比如说鸵鸟和其它一些不能飞行的鸟类身上，有小小的。毫无用处的翅膀；又如在一些蛇类体内发现的腿骨。达尔文认为，这些无用的结构，分别是这些鸟类和蛇类源于一度用翅膀飞行或者用腿走路的古代物种的标记。
早在1836年，从加拉帕戈斯群岛返航时，达尔文就在思考群岛副总督告诉他的话：岛与岛之间，海龟甲壳的形状各不相同。这些变异，他在航海日志中写道，“将破坏物种的稳定性”。很快，达尔文为这些变异找到了更多的证据。
加拉帕戈斯群岛的鸟类为证明达尔文进化论（或者像他所说，“以变异的方式遗传”）的观点起了至关重要的作用。但是直到向伦敦动物协会的鸟类学家约翰·古尔德（JohnGowld）移交标本时，达尔文才认识到它们的意义。达尔文在加拉帕格斯群岛收集的鸟类包括四种嘲鸫，十三种雀科鸣鸟。达尔文甚至没有辨认出后者全部是雀科鸣鸟。和他所知的鸣鸟相比，它们差别太大，以至于达尔文认为是鹪鹩、黑鸟或其它鸟类。1837年3月，古尔德告知达尔文，所有的雀科鸣鸟之间关系非常紧密，另外十几只实际上也是雀科鸣鸟的不同种类。虽然与已知鸣鸟明显不同，但仍然有着千丝万缕的联系。是否这些不同的种类，是来自同一祖先的不同分支？是否不同种类的嘲鸫源于同一种嘲鸫？是否不同种类的鸣鸟源于同一类鸣鸟？
达尔文在达温宅的书房，在这个安静的房间里诞生了进化论。文件资料堆放在炉边一侧；另一侧是帐帷遮盖的浴室。
达尔文一边研究雀科鸣鸟，一边责怪自己没有为每种鸣鸟的来源地做出更好记录。借助自己和贝格尔号其他帮助收集标本的人的回忆和记录，达尔文确信，不同种类的鸣鸟来自不同的岛屿。显而易见，地域的分割与物种的变异之间有必然的联系。达尔文得出结论，所有种类的雀科鸣鸟，都是从南美大陆飞来的一对鸣鸟的后代。经过世世代代的繁衍，最初的雀科鸣鸟为了适应不同岛屿的生物龛，进化为十几种不同的新种类。有一种鸣鸟的嘴又长又尖，能够刺穿海鸟吸食血液；还有一种鸣鸟嘴又短又粗，便于嗑开种子；第三种鸣鸟的嘴又壮又强，能够翻开卵石寻找食物；第四种鸣鸟的嘴又弯又细，利于从仙人掌上啄食昆虫；如此等等，不胜枚举。达尔文开始相信，生命不断地变化以适应环境和需要的塑造力量。1837年7月，达尔文与古尔德会面四个月后，开始第一本物种演化（或者进化）笔记的写作。
加拉帕戈斯群岛的大雀科鸣鸟。雀科鸣鸟是解开进化之谜的一把钥匙，尽管达尔文回到英国后才认识到它们的意义。
学者们仍然在追寻影响、激发达尔文思想的因素，力图研究出达尔文关于进化论的思想和阐述的确切时间表。他的笔记、信件和自传表明，1837年中期，达尔文确信物种是不断变化的；如同他在笔记中所说，某种自然法则或力量必定“改变生物种类来适应不断变化的世界”。但是，这个法则到底是什么呢？是什么机制促使物种进化的发生呢？达尔文开始系统地收集后来他称之为“所有以某种方式与动植物变异有关的全部事实”。
达尔文雄心勃勃，广泛地搜集信息、资料，就像一个痴迷智力拼图游戏的人。他清楚地知道，最终完成的图画应当代表当今世界所有的动物和植物。但他不知道最终需要多少块拼图板，才能解释这些动植物是怎样形成的，如何在地球上分布的，以及如何将化石拼入图画。达尔文广泛全面地收集拼图板——事实和标本，耐心地将它们拼在一起。有些板块从他筛选的科研杂志和游记的记录中得到。大部分是来自邮递，达尔文给旅行家和科学家发送了上百封信件，请求提供有关物种及其变异的各种各样的信息，有些信件包含详细冗长的问卷调查。有关这个话题长篇累牍的答复持续了许多年，直到达尔文关于物种起源的理论发表很久以后，都没有停止。达尔文知道在科学界，一种理论必须接受能否解释各种各样细微事实的检验，他总是不厌其烦地搜集这些资料和事实。
调研的领域之一与物种的分布或者地理范围有关。达尔文在加拉帕戈斯群岛、澳大利亚和其它地方的观察表明，在岛屿上，地方性物种，即自然产生的物种的比率，比其它任何地方都高。达尔文推断，孤立的规模小的动植物群落，由于不能与规模较大的母群落共同繁衍，新物种易于从中脱离出去。岛屿为新物种的形成提供了完善的条件。岛上动植物与距离最近的陆上母源的联系完全断绝，不断地分化变异，直到形成全新的物种，如同加拉帕戈斯群岛上的雀科鸣鸟从南美洲的鸣鸟祖先中脱离出去一样。然而，像加拉帕戈斯群岛这样的岛屿，这些生物体祖先是怎样首先到达的呢？
达尔文热心地收集有关物种迁移的资料：向猎人询问鸟儿最多能飞多远；跟一位在遥远海岛上船只遇难的水手打听，他从海滩浮木中看到什么样的树木种类。后来，达尔文在达温宅做实验，验证植物如何从大陆迁移到岛屿的假想。他在广口瓶里用盐水浸泡种子，然后把它们种到地里，高兴地报告胡萝卜种在“海中”浸泡42天后已经开始萌芽。沿湾流不远万里漂流的热带荚果种子，被英国驻挪威领事递送给达尔文，他也让它们发了芽。鸟粪中的草种、山鹑脚泥中的草种，都被达尔文催了芽。有时，达尔文书房的每一个书架上，都排满了浸泡用的广口瓶和发满芽的罐子。不停地给广口瓶换水是一件令人厌烦的工作，当孩子们能伸手相助时，达尔文特别高兴。达尔文还考虑蜥蜴和其它小动物，可以被鸟类作为食物或者被漂流的树木带到岛上的。尽管没有把这一想法付诸实验，他还是收集了许多在意想不到的地方旅行家发现某些动物的经历。
家养动植物构成达尔文研究的另一个命题。达尔文清楚地知道，通过有控制的繁殖，能够获得不同品种的动植物。例如，家畜畜养者通过大个公牛和母牛的交配，最终能孕育出大个的幼牛。达尔文明白，一个品种不能等同于一个物种。家畜畜养者能培育出新品种的牛，但如果条件允许，这个新品种仍然能与其他品种的牛杂交。没有一位植物种植者或者动物饲养者能够培养出完全不同的新物种。达尔文相信，一个新物种完完全全地从母源中脱离出来，至少需要上万年，甚至更多的很长时间。如果家畜畜养者在这么长的时间里，有选择地把牛交配，最终将获得一个与其他牛类毫无相似之处的新物种，对他来说，这也许合乎逻辑。
通过有控制的交配，培育出的动植物不断地变化，这种方式今达尔文着迷。他多次参加家畜展览会，还订阅了种子目录。为参赛或表演的流行休闲活动——鸽子驯养，也深深吸引了达尔文。他认真研究鸽子爱好者如何养育他们的爱鸟，从而突出某些特点，例如扇状的尾巴或者毛茸茸的羽冠。后来达尔文亲自在达温宅养鸽，亲眼观察有选择的培育带来的结果。在朴实的鸽子爱好者中，达尔文结交了很多朋友。对这些谦卑的人们来说，他不再是一位声名赫赫的科学家，而是一名亲切的乡绅和爱鸟伙伴。
尽管一生中余下的光阴，达尔文都在寻求有关物种问题的论据，实际上在短短一年的时间里，达尔文已经完全形成了关于物种起源的基本概念。1838年2月，达尔文完成第一本关于物种演化的笔记；紧随其后的几年内，又完成了其它几本。在此之前，达尔文确信，物种是不断进化的。现在，他想弄清楚物种为什么进化，又是怎样进化的。达尔文知道，同一物种的成员以数不清的微小方式互有差别。一窝小狗也许包括三只黑色的，仅有一只是褐色的；一窝鸽子蛋也许只能孵出一只翅膀比其它几只略微短小的幼鸟。达尔文反思，大自然持续不断地产生这些随意的变异。对于驯养的动物来说，饲养者也许会选择某一特殊变异，然后控制小狗或者鸽子的交配，从而突出这一特点。但是，到底是什么力量在野生动植物身上发生作用呢？为什么一些变异固定下来形成新物种呢？
1838年秋季，最为关键的一块拼图板找到适宜的位置。当时，达尔文“纯为娱乐”阅读英国牧师、经济学家托马斯·马尔萨斯（ThomasMalthus）的著作——《人口论》（1798）。伦敦和其它城市的贫民区，污秽肮脏、过于拥挤，马尔萨斯早已开始探讨这些地方人类痛苦的根源。他指出一个博物学家早就知道的事实：几乎所有的物种，都养育出比可能存活的数目更多的后代。然而，这些后代大部分在能够繁殖前死去。如果这个观点是错误的，那么仅仅是一种繁殖力强的动物，比如每年产卵六千万的综虫，它们死亡的后代早已将地表埋了好几层。马尔萨斯由此断定，物种数目增多的速度比食物供给增长的速度快。换句话说，大自然旺盛的繁殖力养育出的生命体，大大超过她有限资源的供给能力。对于如此强大的繁殖力，如果没有任何限制或者阻碍，有限的资源将很快不能满足不断增长的有机体存活的需要。持续不断地争夺食物和其它资源的斗争，对于这种增长提供了必需的限制。生命就是争夺资源的斗争，大量生物体不可避免地在幼小时丧生。
马尔萨斯关心的主要是人类状况，担心不加限制的人口增长会导致无情的生存斗争。马尔萨斯提议，反对帮助穷人的改革，宣称改变穷人困苦的状况只会导致他们生养更多的孩子，最终将使其艰难的状况继续恶化。尽管达尔文心地善良，也赞同这个对人类冷酷无情的观点。更重要的是，对于他的科研工作，马尔萨斯的论点应用于动植物世界具有无可比拟的意义。
从数学角度讲，马尔萨斯是正确的：不加限制的繁衍生育，导致人口过度增长，超出食物供给的限度，没有足够的资源可供分配。从这个意义上来说，生命是一场为生存而进行的持续不断的斗争。这就是达尔文久已寻求的那种力量，一个看不见的法则“选择”某些动物死掉，而另外一些存活下来，继续繁衍。
十九世纪伦敦肮脏拥挤的贫民窟是经济学家托马斯·马尔萨斯探讨人口增长问题的灵感之源。他的成果帮助达尔文解开了进化论之谜的重要一环。
结合物竞天择的思想和自然界不断变异的现实，达尔文认识到，某些生命个体一出生就带有物种变异赋予它们的优势：一只比其它老鹰飞得稍快一些的鹰能捕获更多的食物；一棵比其它雪松长的稍高一点的雪松能接受更多的阳光；一只鸟喙稍粗一些的雀科鸣鸟能嗑开更加坚硬的种子。由于这些优势，这些生命个体或许会比它们的同类寿命更长，繁殖更多的后代。它们的后代会继承这些优点，然后再遗传给下一代。（众所周知，儿女会继承父母的特点，尽管没有人知道�