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格尔号”船上当不拿薪水的博物学家。这次远航从1830年持续到1836年；远航期间，达尔文对在个别物种身上观察到的许多变异印象极深。例如，在与世隔绝的加拉帕戈斯群岛上，他发现了一些显然是起源于在大陆的祖先但不知怎么地已渐渐变得不同的物种。这一点粉碎了古老的物种不变论，但是，变异是怎么发生以及为什么会发生的问题仍未得到解答。
考察回来的两年后，他认托马斯·马尔萨斯写的一本书中得到了启示；马尔萨斯在那本书中提出了一种理论：如果不消除过剩的人口，人口要比食物增长得快。
1838年10月，我为了消遣而偶然读到了马尔萨斯的人口论，而我由于长期不断观察动植物的习惯，对这种到处都在进行看的生存斗争，思想上早就容易接受，现在读了这本书立刻使我想起，在这些情况下，有利的变异常常容易保存，而不利的变异就常常容易消灭。它的结果就会形成新的物种。这样我终于得到一个能够说明进化作用的学说了。
达尔文以其通常的谨慎和不辞劳苦的细心发展这一学说。1839年，他开始拟草稿；3年后，它仍仅仅是一份用铅笔写成的35页的提纲。到1844年，他已将它扩展成230页的论文。那年，他给一位朋友写信说：
……我己阅读了大量的农艺和园艺方面的书，从未停止过搜集事实。终于来了一点光明，我几乎确信（和我开始对的看法完全相反）物种并不是（这就象供认一件谋杀罪似的）永远不变的。上帝不让我相信拉马克的一个“进步的趋向”、“源于动物的缓慢的意欲的适应”之类的废话。但是，我得出的结论并非全然不同于他的结论，只是更换的方法完全不同于他的。我想我已发现（这里是推测！）物种微妙地适应各种结局的简单方式。
然而，达尔文仍不能使自己发表其研究结果。他继续进一步按集证据，直到1858年收到另一位博物学家艾尔弗雷德·拉塞尔·华莱土（1823—1913年）的一封惊人的信时。华莱士曾居住巴西和荷属东印度群岛多年，在那些地方吸收了极大量的动物学知识。1858年2月，当他在摩鹿加群岛的特尔纳特岛上患疟疾卧床休息时，他想到了他也读过的马尔萨斯的著作，突然，最适者生存是实现进化的途径这一念头在他脑子里掠过。华莱士的脾性和达尔文完全不同，他立即将自己的思想诉诸文字。当天夜里，尽管仍受着发烧的折磨，他还是起草了自己的新学说。以后两晚，他将它写成文章，然后寄给了达尔文；他与达尔文是经常通信的。
1858年6月，达尔文收到了这份手稿；他因读到的是一份他已写成的东西的概要，惊呆了。“我从未见过比这更惊人的巧合”，他给查尔斯·赖尔去信说，“即使华莱士已得到我在1842年写下的手稿，他也不可能写出比这更好的简短提要！甚至他的话现在可放在我每章的上端。”达尔文对于公布自己的研究成果一事不再犹豫了。1858年7月1日，他在伦敦向学会宣读他自己的论文和华莱土的论文，所谓达尔文的进化假说给提出来了。达尔文在他于1859年出版的主要著作《物种起源：借助于自然选择即生存斗争中的适者生存》中更详细地阐述了自己的思想。
达尔文的主要论点——他的进化学说——是，处于现在各种不同形式中的动植物种类不是作为单独的、特殊的创造行为的结果而固定不变的，而是有共同的原始起源的、不同的、变化中的自然结果。达尔文认为，变异借以发生的主要方式是“自然选择”。他将这一过程阐释如下：
因为所产生的每一物种的个体比可能生存的多的多，遂各生物间便经常不断地发生生存斗争，所以，任何生物如果能以任何方式发生纵然微小但有利于自己的变异，它在复杂的而且时常变化的生活条件下，将会获得较好的生存机会，因而它就自然地被选择了。由于强有力的遗传原理，任何被选择的变种，将会繁殖它的新的和变异了的类型。
也许很难把自然界中所有的变种都设想力似乎是象“自然选择”所提供的那样一个不规则的、缓慢的变化过程的产物。不过，统计学上的计算结果表明，即使一次突变仅仅导致百分之一的较好的生存机会，它也会使一个物种经历100世代以后有为数一半的个体发生了突变。换句话说，即使101个发生过突变的个体活下来后有100个失去了突变，突变仍会在生物学上所说的短时间内传遍该物种。一种具有浅颜色和深颜色的小蛾子为“自然选择”是如何起作用提供了一个具体例子。人们已注意到，在浅色的桦树林里，浅色种类的蛾通常是深色种类的蛾的6倍；相反，在深色的松树林，深色种类的蛾通常为浅色种类的蛾的16倍。从这两种树林中鸟类的身上遗留下来的蛾翅膀的颜色上，也可找到“自然选择”如何起作用的证据。
达尔文的学说虽然在后来的研究基础上得到了详细修改，但其要点实际上已为现在所有的科学家所接受。1958年7月1日，在庆祝达尔文发表其论文一百周年的大会上，英国杰出的科学家加文·德比尔爵士称赞道：“进化的事实如今已普遍地为所有有资格发表意见的人所承认，进化的作用过程大体上已阐明。自然选择的理论已建立在非常坚固的基础上，因此，现代的工作只不过是进一步证实这一理论，尽管随着知识的增加而需对它作新的表述。”
然而，达尔文的学说在他生前远没有被普遍接受。确实，它由于当时几位杰出的科学家的研究和著作而得到加强。地质学家查尔斯·赖尔在他于1863年发表的《人类的古代》一书中接受了达尔文主义。两位最主要的植物学家——英国基尤植物园的主任约瑟夫·胡克爵士和哈佛大学教授阿萨·格雷也成为达尔文主义者。在达尔文主义的最热烈的拥护者当中，还有两位著名的生物学家——德国人恩斯特·海克尔和英国人托马斯·赫胥黎，后者称自己为“达尔文的斗犬”。
但是，在某些方面，特别是在教士中间，却存在着激烈的反对。这是可理解的，因为正如以往哥白尼的天文学体系废除了地球在宇宙中的中心地位一样，达尔文主义似乎废黜了人类在地球历史上的中心地位。当达尔文于1871年发表另一部著作《人类的由来》时，教士们自然得出如此结论。达尔文在这部著作中安排了人类与整个动物生活有关的证据，断定“如果有谁不愿意象野蛮人那样把自然界的各种现象看作是支离破碎的，那他就不再能相信人类是一个单独的创造行为的成果”。也就是说，达尔文否认了神的创造材为。由于他说人类起源于猴子，损害了人类的尊严、道德和宗教，他受到了不公正的谴责。本杰明·迪斯累里曾在严宣告：如果要在猿和天使之间作选择，他将站在天使这一边。
尽管达尔文主义受到宗教界和其他集团的敌视，它还是对西方社会有着深远的影响。根本原因在于它对最适者生存和生存斗争的强调极妙地与时代倾向相适应。例如，政治上，这是俾斯麦以血和铁统一德国的时期。他在各国的民族主义赞美者认为达尔文主义给了他们支持和正当理由。他们认为在政治活动中和在自然界一样，最强有力者是得胜者，好战的品质决定谁将在国际“生存斗争”中获胜。经济生活中，这是自由经营和粗鲁的个人主义的时期。舒适的、心满意足的上、中层阶级激烈反对国家为促进较大的社会平等而作出的任何干预。他们论证说，他们应得到幸福和成功，因为他们已证明自己较无能的穷人更“适合”，而且，大公司对小公司的兼并是“生存斗争”的一部分。19世纪后期也是殖民地扩张的黄金时期，达尔文主义被用来为帝国主义辩护。有人争辩说，殖民地是强国的繁荣和生存所必需的；还有人争辩说，按照世间的成就判断，诸土著民族软弱、低劣，需要优越的、较强大的欧洲人的保护和指导。
这种将达尔文的学说应用到社会舞台的做法，称为社会达尔文主义。达尔文本人从没想到他的研究结果会以这一方式被利用，更不用说有这种打算了。然而，事实仍然是，它们被如此地利用了；原因在于，它们似乎为当时由于其他缘故而开始支配欧洲的唯物主义即现实政策提供了科学的支持。简言之，达尔文主义合宜地与吉卜林的以下这句名言相一致：
有力量者�