Дарвин занялся приведением в порядок своих путевых заметок. Для систематизации окаменелостей из Патагонии он попросил помощи у Ричарда Оуэна. Коробки с окаменелостями постепенно прибывали в Королевский колледж врачей, которым руководил Оуэн. Дарвин мог только догадываться, как будет выглядеть коллекция странных костей. Вскоре Оуэн сообщил Дарвину, что в коллекции были кости гигантской ламы и голова гигантского грызуна размером с гиппопотама. Лайель с гордостью представил находки своего протеже членам Геологического общества на выставке, названной им «Зверинцем Дарвина». Для Лайеля эти окаменелые кости были доказательством удивительного «закона преемственности», с помощью которого Господь создавал свои творения на планете Земля в определенном географическом порядке. Все существа были похожи по форме и структуре, но при этом уникальны и не связаны общностью предков.
Однако сам Дарвин уже начал подозревать, что все его образцы животных были ветвями одного семейного дерева и были связаны между собой кровным родством и генеалогической историей. Пока это была лишь догадка, но интуиция подсказывала ему, что гигантская лама как минимум должна быть родственницей современных лам, населявших Южную Америку. Должна была существовать определенная связь и какое-то объяснение, и найти их можно было, изучая законы природы. Недостаточно воспринимать эти варианты как произведения Творца. Что касается Оуэна, он был активным сторонником витализма и считал, что все живые существа несут в себе изначально присущую им «организующую энергию», определяющую такие процессы бытия, как рост и распад. Он был консервативным и религиозным человеком и, как Лайель, яростным противником идеи эволюции. В конечном итоге, оба изменили свою точку зрения. Оуэн так далеко продвинулся в противоположном направлении, что однажды упрекнул Дарвина в том, что тот не понимает значения теории эволюции для объяснения происхождения жизни.
В мае 1838 г. четырехтомный отчет Фицроя об экспедиции был опубликован под названием «Хроника географического путешествия кораблей Ее Королевского Величества “Адвенчер” и “Бигль”. Два первых тома содержали воспоминания Фицроя о путешествиях на «Бигле», включая первое плавание под командованием Стокса. Последний том составляли приложения. Отчет Дарвина был напечатан в третьем томе, который быстро превзошел по популярности остальные тома. Вскоре он был напечатан отдельной книгой под названием «Журнал исследований по геологии и естественной истории различных стран, посещенных на военном корабле Ее Величества “Бигле”. Позднее книга стала называться просто «Путешествие на “Бигле”.
Описание Галапагосских островов составляло лишь малую часть рассказа Дарвина, но в историческом плане эта часть была самой важной. Особый интерес вызывала фраза о птицах, которых Дарвин к тому моменту уже определил как вьюрков: «Можно действительно представить себе, что вследствие первоначальной малочисленности птиц на этом архипелаге был взят один вид и видоизменен в различных целях» – это был первый, еще очень осторожный, намек на ошибочность идеи о постоянстве видов.
Для описания образцов привезенных Дарвином животных понадобилось больше времени, чем для описания окаменелостей. В общей сложности он привез чучела 80 млекопитающих и 450 птиц, которые передал лондонскому Зоологическому обществу. Несмотря на то что Зоологическое общество недавно открыло новый музей в Вест-Энде, оно неохотно приняло животных Дарвина, процесс инвентаризации продвигался чрезвычайно медленно. Организация музейного дела была поставлена из рук вон плохо. Зоологическое общество объявило прием выставочных экспонатов, но не справлялось с потоком образцов, прибывавших от охотников и натуралистов со всего мира. Все образцы нужно было пронумеровать, описать и разместить. Наконец образцы Дарвина попали в руки к самому надежному человеку среди всех работников музея – таксидермисту Джону Гульду. Раньше он был садовником, затем самостоятельно выучился на таксидермиста и стал первым куратором и хранителем музея Зоологического общества. Кроме того, он был талантливым живописцем, написавшим и проиллюстрировавшим несколько популярных книг о птицах.
Привезенные Дарвином с Галапагосских островов маленькие птички заинтересовали Гульда не меньше, чем самого Дарвина. Он пришел к заключению, что среди этих птиц было 13 видов вьюрков и три вида пересмешников. Причем ни один из этих видов не существовал нигде, кроме как на соответствующих островах Галапагосского архипелага. Форма клюва птиц соответствовала характерному для каждого острова источнику пищи: одни птицы приспособились к поеданию семян кактусов, другие питались насекомыми. Дарвин наконец получил ответ, которого так долго ждал, и столкнулся с еще более удивительными доказательствами эволюции, чем обнаружил при изучении окаменелостей. Теперь Дарвин был уверен, что все птицы были родственниками и произошли от общих предков. В какой-то момент некий вид вьюрков оказался на Галапагосских островах, где дал начало 13 разным видам. Их клювы адаптировались к новым условиям. Но как? Дарвин нашел ответ на свой вопрос в самом неожиданном месте – в трактате по политической экономии, который ему предложил прочесть друг его старшего брата Эразма.
Защитник свобод и яростный противник рабства, общительный и великодушный поэт, Эразм Дарвин во многом походил на деда, в честь которого был назван. Эразм и Чарльз имели одинаковые политические и религиозные взгляды, но Эразм всегда был более решительным. Как и дед, он не был ограничен рамками респектабельности. Опять же, как дед и отец, он был врачом, но при этом страдал от того же хронического недуга, который впоследствии одолел и его брата. Опасаясь, как бы врачебная служба сына не оказалась слишком тяжелой для его «тела и разума», отец предложил Эразму пораньше уйти в отставку. К моменту возвращения Чарльза из путешествия на «Бигле» Эразм последовал совету отца и оставил медицинскую практику, хотя ему не было еще и 30 лет.
Эразм продолжал вести активную общественную жизнь и вращался в политических кругах сторонников вигов. Деньги у него были: ему и Чарльзу досталось значительное состояние деда по материнской линии, Джозайи Веджвуда. Хотя Эразм так и умер холостяком (и опиумным наркоманом), у него были романтические отношения с несколькими свободомыслящими женщинами, включая радикального политического экономиста Гарриет Мартино, которую ошибочно считали автором книги «Следы естественной истории творения». У них был длительный роман, а дружеские отношения продолжались на протяжении всей жизни. Мысль о браке Эразма с эмансипированной Мартино пугала старшего Дарвина, который попросил Чарльза приглядывать за братом. В том же году Чарльз если и не подружился, то стал добрым знакомым Мартино.
Гарриет Мартино была одним из самых выдающихся учеников преподобного Томаса Мальтуса, профессора политической экономии в колледже Ост-Индской компании. Он утверждал, что рост численности населения неизбежно ведет к бедности, поскольку избыток рабочей силы сопряжен со снижением уровня заработной платы. Слабые и бедные погибают в борьбе за существование, являющейся неотъемлемым свойством человеческого общества. Голод, болезни, войны и даже умерщвление младенцев, по мнению Мальтуса, являются естественными факторами, поддерживающими хрупкое экономическое равновесие. Благодаря этим идеям Мальтус стал самым влиятельным экономистом своего времени, а в обществе возникло реформаторское движение, которое, в конечном итоге, привело к усилению английских «законов о бедных» и учреждению работных домов для самых неимущих членов общества.
Знаменитая книга Мальтуса называлась «Очерк о законе народонаселения». После нескольких разговоров с Мартино о Мальтусе Дарвин в конце 1838 г. наконец прочел эту книгу, и почти сразу к нему пришло озарение. Борьба за существование, которую Мальтус обнаружил в человеческом обществе, была проявлением той же самой борьбы в природе. Позднее в автобиографии Дарвин писал, что «внезапно понял, что при этих условиях благоприятные варианты имеют тенденцию сохраняться, а неблагоприятные – исчезать. В результате появляются новые виды. Наконец у меня появилась теория, с которой можно было работать». Как следует из записных книжек Дарвина, он начал пересматривать более ранние теории о трансмутации, восхищавшие его деда. Применяя принцип Мальтуса к дикой природе, он наконец уловил основополагающий механизм трансмутации, который не удавалось понять его предшественникам, верившим в теорию эволюции. Вариации живых существ являются результатом естественного отбора.
Во времена Чарльза Дарвина большинство людей, включая ученых, считали, что жизнь мало изменилась с момента сотворения мира. Даже Джозеф Пристли, который был не из тех, кто воспринимал Библию буквально, в книге о спонтанном зарождении высказал традиционное мнение, что «в книге Иова описаны такие же растения и животные, как теперь, и такими же остались собаки, ослы и львы Гомера. Мир, без сомнения, совершенствуется, но, несмотря на это, мы не видим никаких изменений растений и животных».
В рамках традиционной науки к началу XIX в. стала формироваться эволюционная теория, которую обычно называли теорией трансмутации или трансформационизма. Дарвин вполне разделял эту идею. Его дед, Эразм Дарвин, считал, что все организмы очень медленно, но постоянно изменяются, пока не превращаются в организмы новых видов. Однако из-за религиозного давления эти идеи Эразма Дарвина практически не были известны на момент, когда Чарльз Дарвин вступил на научное поприще. Бо́льшую часть знаний о теории трансмутации Дарвин получил во время обучения в Шотландии от биолога Роберта Эдмунда Гранта.
До Кембриджа Дарвин вместе с братом учился на медицинском факультете университета Эдинбурга, считавшегося в то время лучшим в стране. Университет Эдинбурга отличался радикальными настроениями, а франкофил Грант, который провозгласил себя врагом церкви и традиции и, возможно, был еще и гомосексуалистом, считался самым радикальным среди профессоров университета. Здесь Грант взял Дарвина под свое покровительство.