생물학의 뉴턴으로 불리는 찰스 다윈은 당초에는 의학 수업을 받았으나, 이를 포기하고 지질학과 식물학에 심취하였는데, 1831년에 비글호를 타고 5년 간 세계 일주를 할 때 라이엘의 지질학 원론을 탐독하였다. 항해 중 다윈은 광범위한 지질학적, 식물학적, 동물학적 자료를 수집하였다. 그는 아메리카 대륙을 남하함에 따라 극히 가까운 종들이 조금씩 바뀌어 가는 것을 보았다.

또한 다윈은 육지에서 수천 킬로미터나 떨어진 동태평양의 갈라파고스(Galapagos) 제도의 섬들에서 참새와 비슷한 되새류가 30여 종이나 있음을 보았는데, 이들은 육지에서 보았던 되새류와 비슷하기는 하나, 부리 모양이 달랐으며 섬끼리도 약간의 차이가 있음을 발견하였다. 그는 어떻게 30여 종의 비슷한 새들이 격리된 섬에서 살게 되었는가에 대한 의심을 갖게 되었으며, 이것이 우연이기보다는 아마도 아주 오래전에 한 종류의 새가 이 섬으로 날아온 후 세월이 지나면서 서로 다른 형태로 변했으리라고 추측하였다.

생물체가 진화한다는 것은 탈레스 시대에도 제기되었고, 라마르크가 이에 대한 견해를 책으로 발표하기도 하였으나, 성서에 동물과 식물이 변화했다는 기록이 없기 때문에 이런 견해는 별로 큰 지지를 받지 못하고 있었다. 이 항해에서 그는 또한 생물 종이 기후가 아닌 지리적 격리에 의해서도 달라진다는 확신을 갖게 되었다.

이후 20년간 다윈은 자료를 정리하고 진화의 메커니즘에 대해 고심하였는데, 이 과정에서 맬서스(Malthus)가 1798~1826년에 출판한 《인구론(An Essay on the Principle of Population)》이 그에게 진화의 메커니즘에 대한 힌트를 제공하였다. 맬서스는 《인구론》에서 “인구증가 능력은 토지가 인간의 생활물자를 생산하는 능력보다는 훨씬 크다······(왜냐하면) 인구는 만일 억제하지 않으면 기하급수적으로 증가하나, 생활물자는 단지 산술급수적으로 증가할 뿐이기 때문이다”라고 주장하였는데, 이에 영감을 받아 다윈은 도처에서 생존경쟁이 일어나고 있다는 점을 인식할 수 있었다. 이러한 생존경쟁 아래서는 유리한 변종이 보존되고, 불리한 변종은 소멸당하는 경향을 보일 것이며, 이 결과로 새로운 종이 형성되리라는 결론에 도달하였다.

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