Через два года после возвращения в Англию Дарвин познакомился с книгой «Опыт о законе народонаселения, или изложение прошедшего и настоящего действия этого закона на благоденствие человеческого рода, с приложением нескольких исследований о надежде на устранение или смягчение причиняемого им зла», написанной сорока годами ранее английским экономистом Томасом Робертом Мальтусом (1766–1834). Утверждая, что прирост населения в человеческом обществе всегда выше, чем рост производства средств существования, Мальтус оправдывал голод, эпидемии и войны как факторы, сокращающие численность населения.

Дарвин использовал идею Мальтуса о регуляции численности населения недостаточностью пищи и пришел к выводу, что в природе в первую очередь гибнут особи, не обладающие преимуществами в борьбе за существование. Так, первые вьюрки беспрепятственно размножались на Галапагосе, пока не истощились запасы семян, служивших им пищей. Часть вьюрков стала голодать, в первую очередь те, кто был послабее и менее приспособлен к поискам семян. А что если некоторые из птиц стали питаться более крупными или крепкими семенами и даже иногда проглатывать насекомых? Голодание должно было понизить размножение тех, у кого не проявились такие способности. В то же время стали быстро размножаться вьюрки, нашедшие какие-то новые, пусть не очень привычные для них, но нетронутые запасы пищи.

Иными словами, влияние среды благоприятствует возникновению различий и расхождению признаков, пока не образуются самостоятельные виды, которые отличаются и друг от друга и от общего предка. Сама природа, так сказать, производит отбор более выносливых особей, и путем такого «естественного отбора» жизнь разветвляется на бесконечное множество форм.

Дарвин пытался уяснить, каким образом возникают необходимые изменения. Занимаясь выведением новых пород домашних животных, он мог заметить, что в любой группе животных наблюдаются случайные отличия особей: в размерах, окраске, поведении. Использовав преимущества такой изменчивости, сознательно содействуя размножению одних вариантов и уничтожая другие, человек на протяжении ряда поколений смог создать различные породы крупного рогатого скота, лошадей, овец и кур, а дав волю фантазии, получил собак и золотых рыбок самых причудливых форм. Не может ли природа, подобно человеку, производить отбор, конечно гораздо медленнее, на протяжении более длительного периода, но зато приспособив животных к условиям их существования, а не к человеческому вкусу и потребностям?

Дарвин обратил внимание на половой отбор: самки животных предпочитают наиболее ярко окрашенных самцов. Вероятно, таким путем и появился нелепый красавец павлин. Заинтересовался Дарвин и рудиментарными органами, которые в прошлом могли быть далеко не бесполезными. Так, обнаруженные у китов и змей остатки костей когда-то служили частями тазового пояса и задних конечностей. Это заставляло предположить, что киты и змеи — потомки существ, передвигавшихся с помощью ног.

Дарвин был исключительно добросовестным исследователем, он подолгу, с большой тщательностью собирал и классифицировал факты. Только в 1844 г. он взялся за перо, однако еще в течение десяти лет ему не удавалось четко сформулировать свою теорию.

Тем временем другой английский естествоиспытатель, Альфред Рассел Уоллес (1823–1913), также занялся этой проблемой. Подобно Дарвину, он потратил значительную часть жизни на путешествия. В 1848–1852 годах он побывал в Южной Америке, а в 1854 г. — на Малайском архипелаге. Его внимание привлекли различия между млекопитающими Азии и Австралии. Позднее, изучая географическое распределение видов, Уоллес показал, что по Малайскому архипелагу — по глубоководному проливу между островами Борнео и Целебес, а также Бали и Ломбок — проходит граница (и до сих пор известная под названием Уоллесовской линии), разделяющая его фауну и флору на азиатскую и австралийскую части. Отсюда возникло деление животных на большие континентальные и суперконтинентальные группы.

Млекопитающие Австралии казались Уоллесу гораздо более примитивными и менее жизнеспособными, чем млекопитающие Азии, и он полагал, что в любом соревновании именно их ожидает гибель. Причина, по которой австралийские млекопитающие все-таки выжили, видимо, состояла в том, что Австралия и прилежащие острова отделились от азиатского материка еще до образования более совершенных азиатских видов. Уоллес пришел к выводу, что эволюция совершается путем естественного отбора, и послал Дарвину на отзыв статью с изложением основ теории отбора (не зная, что тот работает над этой же проблемой). Дарвина поразило такое совпадение взглядов. По настоянию Лайеля и других ученых работы Дарвина и Уоллеса были одновременно опубликованы в 1858 г. в научном журнале Линнеевского общества в Лондоне.

В следующем году Дарвин наконец опубликовал свою книгу «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», обычно называемую просто «Происхождение видов».

Ученый мир ждал появления этой книги. Первые отпечатанные 1250 экземпляров были раскуплены в один день. Книга расходилась издание за изданием, и до сих пор, сто лет спустя, спрос на нее не иссяк.

Нет сомнения в том, что «Происхождение видов» занимает важнейшее место в истории биологии. Многие области науки получили новое осмысление благодаря эволюционной идее естественного отбора. Эта теория дала рациональное объяснение данным, накопленным систематикой, эмбриологией, сравнительной анатомией и палеонтологией. Биология приобрела наконец теоретическую основу.

Однако многим трудно было безоговорочно принять дарвиновскую теорию, которая опрокидывала весьма почитаемые человеком представления, в частности отвергала идею божественного сотворения мира и человеческого рода. Даже нерелигиозных людей отталкивала мысль, что прекрасное царство жизни и сам человек обязаны своим существованием слепому и бесчувственному случаю.

В Англии на стороне оппозиции выступил ученик Кювье зоолог Ричард Оуэн (1804–1892). Как и его учитель, он был большим специалистом по реконструкции вымерших животных на основе ископаемых остатков. Оуэн возражал не против самой идеи эволюции, а против случайности в ее осуществлении. Он понимал эволюцию как проявление некоторого внутреннего побуждения.

Сам Дарвин активно не боролся за собственную теорию, так как был слишком мягок (и к тому же болен), чтобы участвовать в спорах. В его защиту выступил английский естествоиспытатель Томас Генри Гексли (1825–1895). Блестящий популяризатор, он, как никто другой, сделал идею эволюции доступной и понятной каждому.

Во Франции, где над биологами десятилетиями довлел авторитет Кювье, дарвинизм поначалу не пользовался успехом. Однако в Германии он нашел более благоприятную почву. Немецкий естествоиспытатель Эрнст Генрих Геккель (1834–1919) был не только последователем Дарвина, но в некоторых отношениях пошел дальше него. Он рассматривал развитие зародыша как краткое повторение эволюции вида. Так, развитие млекопитающего, подобно развитию организма простейшего, начинается со стадии одной-единственной клетки. Клетка развивается в существо, состоящее из двух зародышевых листков и напоминающее медузу; затем появляется третий листок, и оно становится похожим на примитивного червя. Впоследствии у зародыша млекопитающего развивается, а потом исчезает хорда, присущая примитивным хордовым; далее возникают и исчезают структуры, напоминающие зачатки рыбьих жабр.

Против Геккеля активно выступил старейший эмбриолог Карл Бэр, сам вплотную подошедший к этим же идеям, но так и не принявший теории Дарвина. Правда, Геккель в своих утверждениях доходил до крайностей; биологи наших дней уже не рассматривают эмбриональное развитие как буквальную и достоверную картину эволюции вида.

В США приверженцем учения Дарвина был американский ботаник и в то же время видный религиозный деятель Аса Грей (1810–1888). Его противником был швейцарский естествоиспытатель Жан Луи Рудольф Агассис (1807–1873), который получил известность благодаря всестороннему изучению ископаемых рыб. Он проводил многолетние исследования ледниковых отложений и обосновал существование в истории Земли ледниковой эпохи. Ему удалось показать на примере альпийских массивов родной Швейцарии, что ледники медленно передвигаются, захватывая с собой валуны и щебень и выравнивая скалы, по которым они движутся. Агассис обнаружил следы перемещения ледников на скалах в тех районах, где на памяти человека ледников не было. В 1846 г. Агассис прибыл в США для чтения лекций, но интерес к природе Северной Америки заставил его остаться там.