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Tras su regreso a Inglaterra en 1836, Darwin comenzó a recopilar sus ideas acerca del cambio de las especies en susCuadernos sobre la transmutación de las especies. La explicación de la evolución de los organismos le surgió tras la lectura del libro Ensayo sobre el principio de población (1798) del economista británico Thomas Robert Malthus, que explicaba cómo se mantenía el equilibrio en las poblaciones humanas. Malthus sostenía que ningún aumento en la disponibilidad de alimentos básicos para la supervivencia del ser humano podría compensar el ritmo de crecimiento de la población. Este, por consiguiente, sólo podía verse frenado por limitaciones naturales, como las hambrunas o las enfermedades, o por acciones humanas como la guerra.
Darwin aplicó de inmediato el razonamiento de Malthus a los animales y las plantas, y en 1838, había elaborado ya un bosquejo de la teoría de la evolución a través de la selección natural. Durante los siguientes veinte años trabajó sobre esta teoría y otros proyectos de historia natural. Darwin disfrutaba de independencia económica y nunca tuvo necesidad de ganarse la vida. En 1839 se casó con su prima, Emma Wedgwood, y poco después se instalaron en la pequeña propiedad de Down House, en Kent. Allí tuvieron diez hijos, tres de los cuales murieron durante la infancia.
Darwin hizo pública su teoría por primera vez en 1858, al mismo tiempo que lo hacía Alfred Russel Wallace, un joven naturalista que había desarrollado independientemente la teoría de la selección natural. La teoría completa de Darwin fue publicada en 1859 como El origen de las especies por medio de la selección natural. Este libro, del que se ha dicho que “conmocionó al mundo”, se agotó el primer día de su publicación y se tuvieron que hacer seis ediciones sucesivas.
En esencia, la teoría de la evolución por selección natural sostiene que, a causa del problema de la disponibilidad de alimentos descrito por Malthus, los jóvenes miembros de las distintas especies compiten intensamente por su supervivencia. Los que sobreviven, que darán lugar a la siguiente generación, tienden a incorporar variaciones naturales favorables (por leve que pueda ser la ventaja que éstas otorguen), al proceso de selección natural, y estas variaciones se transmitirán a través de la herencia. En consecuencia, cada generación mejorará en términos adaptativos con respecto a las anteriores, y este proceso gradual y continuo es la causa de la evolución de las especies. La selección natural es sólo parte del amplio esquema conceptual de Darwin. Introdujo también el concepto de que todos los organismos emparentados descienden de antecesores comunes. Además ofreció un respaldo adicional al antiguo concepto de que la propia Tierra no es estática sino que está evolucionando.
Después de Lamarck, el biólogo inglés Charles Robert Darwin fue quien más impulso dio al estudio de la evolución.
En 1831, el barco británico H.M.S. Beagle emprendió un viaje alrededor del mundo –el cual duró cinco años– cuyo propósito era elaborar mapas de las costas de América y de las Islas del Pacífico. En este navío se embarcó Darwin con objeto de recolectar especies de animales y plantas en distintos medios geográficos.
Darwin se percató de evidencias de cambios ocurridos en la naturaleza y en la corteza terrestre (fallas, plegamientos, erosiones, etc.) a lo largo de la costa sudamericana. Surgiendo en su mente varias interrogantes: ¿Cómo era la Tierra hace millones de años?, ¿vivían en ella los mismos animales o han cambiado?
Al reunir animales y plantas que le parecieron extrañas, observó que éstos presentaban diferencias según la región donde habitaban; por ejemplo: el ñandú (ave sudamericana parecida al avestruz) que vivía en las cercanías de Buenos Aires, difería de la de las pampas.
El científico también realizó excavaciones descubriendo fósiles de animales extintos, cuyos huesos y tamaño eran muy diferentes a las especies de su época.