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Era hijo de un médico de buena posición y nieto del famoso médico, filósofo, naturalista y poeta inglés Erasmus Darwin. A pesar de cursar estudios de medicina en Edimburgo y de teología en Cambridge (inducido al parecer por su padre, muy preocupado por su futuro), su interés principal, estimulado entre otros motivos por la lectura de las obras del alemán Alexander von Humboldt, se centraba en las ciencias naturales.
Este interés le impulsó a incorporarse, en calidad de naturalista de la expedición, al periplo alrededor del mundo del H.M.S. Beagle (1831-1836), al mando del capitán Robert Fitzroy, lo cual lo llevó a viajar por América del Sur, las islas del Pacífico, Australia, Nueva Zelanda y el sur de África. Durante los viajes acopió gran cantidad de materiales de todo tipo y realizó las detalladas observaciones que le permitieron, a su regreso al Reino Unido, enunciar la llamada teoría de la evolución, cuyos primeros esbozos comenzaron a tomar forma en 1837 y que tardaría más de dos décadas en ver la luz.
Aunque esta teoría le valió el reconocimiento universal, sus investigaciones le permitieron también confirmar la llamada teoría uniformista del geólogo escocés Charles Lyell
En dicha obra, Darwin propone, por un lado, que las especies no son inmutables, evolucionan con el tiempo y descienden unas de las otras; y, por otro, que la principal causa de la evolución es la llamada selección natural, es decir, la supervivencia de los mejor adaptados, que, gracias a dicha adaptación, disponen de mayor cantidad de oportunidades para salir airosos en la lucha por la obtención de unos recursos limitados (alimentos, etc.), imprescindibles para su supervivencia.