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Darwin passa cinco anos (1831 a 1836) navegando pela costa do Pacífico e pela América do sul. Durante este período, o Beagle aportou em quase todos os continentes e ilhas maiores à medida que contornava o mundo, inclusive no Brasil. Darwin fora chamado para exercer as funções de geólogo, botânico, zoologista e homem de ciência. Esta viagem foi uma preparação fundamental para a sua vida subseqüente de pesquisador e escritor. Tanto é verdade que na introdução de seu livro ele assim se refere: "as relações geológicas que existem entre a fauna extinta da América meridional, assim como certos fatos relativos à distribuição dos seres organizados que povoam este continente, impressionaram-me profundamente quando da minha viagem a bordo do Beagle, na condição de naturalista. Estes fatos (...) parecem lançar alguma luz sobre a origem das espécies (...) julguei que, acumulando pacientemente todos os dados relativos a este assunto e examinando-os sob todos os aspectos, poderia, talvez, elucidar esta questão".

Em todo o lugar, Darwin reunia grandes coleções de rochas, plantas e animais (fósseis e vivos) enviadas à sua pátria. Imediatamente, após seu regresso à Inglaterra, Darwin iniciou um caderno de notas sobre a evolução, reunindo dados sobre a variação das espécies, dando assim os primeiros passos para a Origem das Espécies. No começo, o grande enigma era explicar o aparecimento e o desaparecimento das espécies.Assim surgiram, em sua cabeça, várias questões: por que se originavam as espécies? Por que se modificavam com o passar dos tempos, diferenciavam-se em numerosos tipos e freqüentemente desapareciam do mundo por completo?
A chave do mistério Darwin encontrou casualmente na leitura: "Ensaio sobre a População", de Malthus, que diz que é preciso controlar a natalidade para evitar epidemias, guerras e catástrofes geradas pelo excesso de população. Darwin percebeu que os seres vivos lutam pela sobrevivência e o vencedor é a espécie melhor adaptada ao ambiente. Os mais aptos e adaptados vivem por um período maior de tempo e geram mais filhos. Já os seres vivos menos aptos vivem menos e deixam número menor de descendentes. De forma gradual, aumenta a freqüência de mais aptos e diminui a de menos aptos. Até que os menos aptos desaparecem e são substituídos pelos mais aptos.

Depois disso, nasceu à famosa doutrina darwinista da seleção natural, da luta pela sobrevivência ou da sobrevivência do mais apto - pedra fundamental da Origem das Espécies. As pesquisas feitas durante a viagem a bordo do Beagle é que fundamentaram sua Teoria da Evolução, servindo de base para o famoso livro Origem das Espécies. A obra foi publicada em 1859, sob o bombardeamento das controvérsias – o que era muito natural: Darwin estava mudando a crença contemporânea sobre a criação da vida na Terra.

No livro Origem das Espécies, Darwin defende duas teorias principais: a da evolução biológica - todas as espécies de plantas e animais que vivem hoje descendem de formas mais primitivas - e a de que esta evolução ocorre por "seleção natural". Os princípios básicos da teoria sobre a evolução de Charles Darwin, apresentados na Origem das Espécies, são quase que universalmente aceitos no mundo científico; embora existam controvérsias em torno deles. A Origem das Espécies demonstra a atuação do princípio da seleção natural ao impedir o aumento da população. Alguns indivíduos de uma espécie são mais fortes, podem correr mais depressa, são mais inteligentes, mais imunes à doença, mais agressivos sexualmente ou mais aptos a suportar os rigores do clima do que seus companheiros. Estes sobreviverão e se reproduzirão, enquanto os mais fracos perecerão. No curso de muitos milênios, as variações levaram à criação de espécies essencialmente novas.

Após a publicação de sua obra mais famosa, Darwin continua a escrever e publicar trabalhos na área da Biologia por toda a sua vida. Ele passa a viver, com sua esposa e filhos, em Downe, um vilarejo a 50 milhas de Londres. Sofre de síndrome do pânico e mal-de-Chagas, o último adquirido durante sua viagem pela América do Sul. A morte chega em 19 de abril de 1882. Charles Darwin é sepultado na Abadia de Westminster.