Как бы пророчески ни звучали эти строки, прадед Дарвина был далеко не первым человеком, которого определенные природные закономерности натолкнули на подобные мысли. По словам физика и историка науки Джима Аль-Халили, почти за тысячу лет до Эразма, в IX веке, арабский ученый Усман аль-Джахиз высказывал идеи, крайне похожие на те, которые в будущем разовьет Дарвин-внук: «Животные борются за свое выживание — за ресурсы, за жизнь и размножение. Факторы среды заставляют живые организмы развивать в себе новые свойства, чтобы обеспечить свое выживание. Так старые виды трансформируются в новые Те животные, которым удается выжить, передают полезные характеристики своим потомкам». Эта идея кажется неправдоподобно точной, однако доказывает, что живая природа действительно четко структурирована, и эта структура может быть понятна свободным от предрассудков мыслителям. Тем не менее в консервативном монархическом государстве, напуганном жестокими событиями по ту сторону Ла-Манша, подобные мысли требовалось выражать по меньшей мере с осторожностью.
В 1825 году Дарвина отправили изучать медицину в престижный, но далекий Университет Эдинбурга. Юный Чарльз ненавидел мрачное и кровавое ремесло хирурга, но наслаждался интеллектуальной энергией «шотландского Просвещения», которое сделало Эдинбург центром свободной научной и философской мысли. В то же время у него появляется интерес к естественной истории. Особенно сильное влияние на Дарвина оказали труды двух ученых, которые осторожно, но открыто высказывались в поддержку идей Ламарка, — анатома Роберта Гранта и геолога Роберта Джеймсона. Нильс Элдридж полагает, что Джеймсон был автором нескольких анонимных статей о «трансмутации» видов, опубликованных в Эдинбурге как раз в то время, когда там учился Дарвин. Вполне вероятно, что молодой Чарльз мог их читать. Скорее всего, он также видел короткий хвалебный некролог Брокки, напечатанный в том же журнале в 1826 году.
Несмотря на привлекательность интеллектуальной среды Эдинбурга, Дарвину недоставало смелости, чтобы заниматься хирургией в век кровавых операций без анестезии. К 1828 году он обучился таксидермии у освобожденного раба Джона Эдмонстоуна и перевелся в кембриджский Крайст-колледж, социальная и научная атмосфера которого казалась ему более приемлемой. Очевидно, что Эдинбург преподал ему важный урок — умение ставить под сомнение общепринятые истины. История обучения Дарвина в Кембридже хорошо известна. Он начал коллекционировать жуков, которые даже в умеренном английском климате встречаются в огромном количестве видов. Дарвин регулярно общался со знаменитыми философами науки Уильямом Уэвеллом и Джоном Гершелем. Вместе с геологом Адамом Седжвиком он отправился в долгое путешествие для исследования скал в Уэльсе. Кроме того, Дарвин проводил долгие часы над гербарием вместе с ботаником Джоном Стивенсом Генслоу. Ни один блестящий молодой натуралист того времени не получал лучшей подготовки в области естественной истории. С другой стороны, в начале XIX века все преподаватели Кембриджа были обязаны иметь духовный сан в англиканской церкви. Каждый, с кем так или иначе пересекался Дарвин, был религиозен, по крайней мере на словах. По этой причине вряд ли в академических кругах университета много говорили об изменчивости видов, хотя Элдридж и указывает на то, что в блестящем труде Гершеля «Предварительное рассуждение к изучению натуральной философии», выпущенном в 1830 году, содержались некоторые взгляды на историю живого мира, с ними Дарвин мог познакомиться в Эдинбурге.
Окончив университет в 1831 году, 22-летний Дарвин был полностью готов к путешествию, изменившему всю его жизнь. Благодаря Генслоу он сумел достать приглашение сопровождать капитана шлюпа «Бигль» Роберта Фицроя в экспедиции, целью которой было составление карты побережья Южной Америки. В итоге это плавание обернулось для участников эпическим кругосветным путешествием длиной в пять лет, а его ключевые моменты были неоднократно описаны: сначала Дарвин своими глазами наблюдает фантастическое разнообразие живых существ на всем земном шаре, в особенности в тропиках; затем находит неподалеку от бразильского города Баия-Бланка окаменелые останки вымерших глиптодонтов, которых со временем вытеснили их живые потомки — броненосцы; потом замечает, как по мере продвижения по Аргентине с севера на юг одни виды страусов нанду сменяются другими; затем ужасается варварской колониальной системе и рабовладению в Бразилии; а после этого, наконец, замечает, что на каждом острове Галапагосского архипелага проживает собственный вид вьюрков, родственный континентальным.
В своей книге Eternal Ephemera Элдридж убедительно доказывает, что уже к концу первого года плавания Дарвин начал мысленно сравнивать ламаркианскую концепцию трансформации и идею Брокки о постоянной смене видов, породившей то разнообразие, которое восхищало его в ходе путешествия. Элдридж утверждает, что, даже если бы Дарвин каким-то образом умудрился не познакомиться с идеями Брокки в Эдинбурге, он наверняка узнал бы о них из второго тома «Принципов геологии» Чарльза Лайеля, который Дарвин приобрел во время стоянки «Бигля» в Монтевидео в ноябре 1832 года. Несмотря на то что Лайель не одобрял представлений Брокки о трансмутации (равно как и трансформационных идей Ламарка), он очень четко описал обе концепции в своей работе, которую Дарвин с удовольствием прочел.
Как бы там ни было, в 1836 году, то есть к концу плавания на «Бигле», Дарвин окончательно убедился в том, что виды изменчивы и все живые существа произошли от ныне вымерших предков. Эта часть была ему совершенно ясна. Но была ли трансформация, которую он видел в окаменелостях, последовательным процессом, как утверждал Ламарк, или результатом смены одних видов другими, как считал Брокки? И в любом случае как именно она происходила? Эти сложные вопросы много лет не давали Дарвину покоя, хотя некоторые признаки указывают на то, что в итоге он выбрал бы концепцию последовательных изменений.
Вернувшись домой, молодой и уже знаменитый ученый начал сортировать собранные в путешествии коллекции, рассылать их специалистам для изучения и приводить в порядок свои мысли. В середине 1837 года Дарвин нарисовал в своих личных заметках первый гипотетический вариант эволюционного древа, иллюстрирующий идею происхождения новых видов от более древних. В 1842 году он прочел последнее издание знаменитого трактата Томаса Мальтуса о приросте населения (которое, по его словам, без должного контроля увеличивалось вдвое каждые 25 лет) и под его влиянием написал небольшой очерк о происхождении видов путем естественного отбора. Еще через два года очерк превратился в объемное эссе, которое так и не было опубликовано при жизни автора (Дарвин оставил указания напечатать его в случае своей смерти).
Зрелые рассуждения Дарвина строились следующим образом. Закономерности, отмечаемые в живой природе (то есть те сходства, о которых писал еще Линней), объясняются «наследованием с изменениями». Все живые организмы имеют единого прародителя. У таких несхожих существ, как, к примеру, птицы и губки, этот прародитель существовал в глубокой древности, а вот общий предок разных видов антилоп мог жить всего несколько веков назад. Такое разнообразие возникает потому, что особи в рамках одного вида имеют разные унаследованные признаки и от тех из них, которые сумеют выжить и оставить потомство, происходит все больше и больше новых особей. Особи, чьи наследуемые признаки наилучшим образом помогают им адаптироваться к окружающей среде, размножаются успешнее, а те, кто не сумел приспособиться, оставляют меньше потомства. Соответственно, из поколения в поколение в рамках вида происходят физические изменения. Таким образом, природа как бы подстраивает вид под условия его существования, а по мере улучшения механизмов адаптации меняется и внешний вид живых существ. Такой «естественный отбор» аналогичен отбору искусственному, который животноводы с незапамятных времен применяют для получения скота с нужными характеристиками. Разница лишь в том, что у естественного отбора отсутствует цель — он действует лишь в соответствии с непосредственными потребностями вида. В ходе этого последовательного процесса виды изменяются от поколения к поколению, как и предполагал Ламарк, и в них постепенно накапливаются различия.