Charles Darwin
Tiểu sử > Sách địa chất, hà biển, nghiên cứu tiến hóa

Bài chi tiết: Sự phát triển thuyết tiến hóa của Darwin
Darwin giờ đây đã nắm trong tay khuôn mẫu lý thuyết chọn lọc tự nhiên để "dựa vào mà làm", và là "sở thích hàng đầu" của ông. Nghiên cứu của ông bao gồm việc nhân giống thực nghiệm có chọn lọc các loài thực vật và động vật, tìm ra bằng chứng cho thấy các loài không cố định rồi khảo sát nhiều ý tưởng chi tiết để hoàn thiện và chứng minh lý thuyết của ông.
Bộ sách Narrative thai nghén của FitzRoy được xuất bản vào tháng 5 năm 1839. Tập 3 của bộ sách mang tên Journal and Remarks viết bởi Darwin nhận được nhiều phê bình tốt, và vào ngày 15 tháng 8, nó được xuất bản riêng lẻ. Đầu năm 1842, Darwin gửi ý tưởng của mình cho Charles Lyell xem xét, nhưng đồng nghiệp của Lyell lại "phủ nhận các quan sát về sự khởi đầu của các loài".
Cuốn sách The Structure and Distribution of Coral Reefs của Darwin bàn về sự hình thành đảo san hô được xuất bản vào tháng 5 năm 1842 sau hơn ba năm trời làm việc, rồi ngay sau đó ông viết "bản phác thảo bút chì" đầu tiên về lý thuyết chọn lọc tự nhiên. Để thoát khỏi áp lực của London, gia đình ông chuyển về Down House ở vùng nông thôn vào tháng 9. Vào ngày 11 tháng 1 năm 1844, Darwin trao đổi lý thuyết của mình với nhà thực vật học Joseph Dalton Hooker và nói đùa rằng "điều này cứ như thể thú nhận một vụ giết người". Hooker hồi đáp "Theo thiển kiến ​​của tôi, có lẽ từng có hàng loạt sự xuất sinh (productions) ở nhiều điểm khác nhau, và các loài trải qua một sự thay đổi dần dần. Tôi sẽ rất mừng nếu được biết ý kiến của anh về sự thay đổi đó đã diễn ra thế nào, vì hiện tại chưa có ý kiến ​​nào về chủ đề này làm tôi hài lòng."
Đến tháng 7, Darwin đã mở rộng "bản phác thảo" thành "Bài luận" dài 230 trang, sẽ tiếp tục được mở rộng với kết quả nghiên cứu nếu chẳng may ông qua đời. Vào tháng 11, một cuốn sách mới được xuất bản khuyết danh với tiêu đề Vestiges of the Natural History of Creation (tác giả thực là Robert Chambers) đã thu hút sự quan tâm đông đảo tới thuyết biến dị. Darwin khinh thường các nghiên cứu địa chất và động vật học nghiệp dư trong cuốn sách, nhưng cũng cẩn thận xem xét lại các lập luận của riêng mình. Cuốn sách này song vẫn bán chạy mặc dù bị các nhà khoa học bấy giờ bác bỏ.
Darwin hoàn thành cuốn sách địa chất thứ ba của mình vào năm 1846. Vào thời điểm đó niềm đam mê các loài động vật không xương sống ở biển từ thời sinh viên cùng Grant lại trỗi dậy trong ông. Ông dành thời gian mổ xẻ và phân loại đống hà biển thu thập được trong chuyến đi, mê mẩn quan sát các cấu trúc tuyệt đẹp và suy nghĩ về sự tương đồng với các cấu trúc khác. Năm 1847, Hooker đọc "Bài luận" của Darwin và gửi nhiều phản hồi cần thiết, tuy trong bụng vẫn hoài nghi về sự phản đối của Darwin đối với tạo hóa.
Năm 1849, Darwin đến spa ở Malvern của bác sĩ James Gully để thư giãn và nhận thấy phương pháp thủy trị liệu rất có hiệu quả. Vào năm 1851, bé gái của ông tên là Annie bị ốm, khiến ông lo sợ căn bệnh của mình mang tính di truyền, và đứa bé không qua khỏi sau một loạt các trận ốm.
Trong 8 năm nghiên cứu hà biển (Cirripedia), ông khám phá khái niệm "tương đồng" (homologies), tức là mỗi loài sẽ có cơ quan biến đổi để phù hợp hơn với môi trường, và còn phát hiện ra rằng ở một số chi, những con đực nhỏ ký sinh trên các loài lưỡng tính, cho thấy một giai đoạn trung gian trong sự tiến hóa của giới tính. Năm 1853, phát hiện đó đã giúp ông có được Huân chương Hoàng gia của Hiệp hội Hoàng gia và khẳng định ông là một nhà sinh học danh tiếng. Năm 1854, ông tham gia Hiệp hội Linnean Luân Đôn, và được phép truy cập thư viện của tổ chức. Ông bắt đầu đánh giá lại lý thuyết giống loài của mình, và vào tháng 11, ông nhận ra rằng sự khác biệt về đặc tính của các thế hệ con cháu có thể được lý giải bởi sự thích nghi với "những nơi được đa dạng hóa trong cơ cấu tự nhiên".