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Darwin permaneció cinco semanas en las islas Galápagos, durante este tiempo observó muchas plantas y animales que eran muy distintos de las especies de la parte continental de América del Sur. La travesía del Beagle regresó a Inglaterra en 1836, tras lo cual Darwin pasaría los siguientes veinte años trabajando en su teoría de la evolución.
Sus descubrimientos se basaron en la expedición a borde del "Beagle" alrededor del mundo, recorriendo Cabo Verde, América del Sur, las islas Galápagos, Tahiti, Nueva Zelanda, Australia, islas Mauricio y Sudáfrica. Durante el viaje Darwin observo las semejanzas y diferencias entre las mismas y diferentes especies de animales y plantas, lo cual le permitió formular teorías novedosas sobre el origen y evolución de las especies.
Gracias a esta expedición, Darwin formulo la teoría de la evolución,la cual expuso en su obra magna "El Origen de las Especies" de 1859. La misma puede resumirse como la teoría donde se sostiene que las especies cambian continuamente, apareciendo nuevas y extinguiéndose otras. El cambio que estas sufren es gradual y continuo, esto quiere decir que, no se producen cambios bruscos ni discontinuos y estos ocurren por la necesidad de las especies de adaptarse y sobrevivir a su entorno, los organismos que logren dicha adaptación prevalecerán y los que no,se extinguirán. Por otra parte, afirma que las especies semejantes tienen un origen en común, que las diferencias entre las misma son el producto de la mejor o peor capacidad de adaptación.
Esta necesidad de adaptación seria bautizada como la "Selección Natural". En donde las mutaciones que permitan escenarios favorables para la supervivencia serán heredadas a su descendencia y con el tiempo dichas mutaciones causaran diferencias tan marcadas que finalmente se evoluciona a una nueva especie a parte de otra preexistente.
Otros hallazgos relevantes de Darwin son expuestos en su obra "El origen del Hombre" de 1871 en donde explica como, basado en su teoría de le evolución, el hombre moderno es el resultado de miles de años de constante mutaciones desde el primer mamífero, pasando por distintas especies de primates hasta llegar al hombre moderno.
Del mismo modo, planteo el concepto de "Selección sexual" donde se postula que los rasgos presentes en una especie son el resultado de la competencia entre individuos del mismo sexo por el acceso a la procreación, esto seria llamado como "selección intrasexual" y de la selección por parte de uno de de los sexos, generalmente las hembras, de individuos del sexo opuesto, esto seria conocido como "selección intersexual"
Por otra parte, los descubrimientos de Darwin no se basaron únicamente en relación a sus teorías evolutivas, ademas aporto gran cantidad de conocimiento en las áreas de herbología y geología como se observa en sus obras:
- La estructura y distribución de los arrecifes de coral de 1842
- Observación geológica en las Islas Volcánica de 1844
- Observación geológicas en América del Sur de 1846
- La variación de animales y plantas domesticas de 1868
- Plantas Insectívoras de 1875
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