Sus investigaciones, realizadas sobre la base de «auténticos principios baconianos», pronto le convencieron de que la selección era la clave del éxito humano en la obtención de mejoras útiles en las razas de plantas y animales. La posibilidad de que esa misma selección actuara sobre los organismos que vivían en un estado natural se le hizo patente cuando en octubre de 1838 leyó «como pasatiempo» el ensayo de Malthus sobre la población, dispuesto como se hallaba, por sus prolongadas observaciones sobre los hábitos de animales y plantas, a percibir la presencia universal de la lucha por la existencia, se le ocurrió al instante que, en esas circunstancias, las variaciones favorables tenderían a conservarse, mientras que las desfavorables desaparecerían, con el resultado de la formación de nuevas especies. Darwin estimó que, «al fin, había conseguido una teoría con la que trabajar»; sin embargo, preocupado por evitar los prejuicios, decidió abstenerse por un tiempo de «escribir siquiera el más sucinto esbozo de la misma». En junio de 1842 se permitió el placer privado de un resumen muy breve -35 páginas escritas a lápiz-, que amplió hasta 230 páginas en el verano del año 1844.
Una de sus invitaciones también fue la evolución del pico de los pinzones.Se creyó en un principio que las diferencias entre estos pinzones tuvieron un papel determinante en la formulación de la teoría de la evolución por selección natural; sin embargo, los escritos de Darwin indican que no fue realmente así. Darwin no creía que fuesen especies con un especial entre ellas y de hecho, pensaba que muchos no eran ni tan siquiera pinzones.A la vuelta de su viaje en el Beagle, Darwin presentó los pinzones, junto a otras especies de aves y mamíferos que también había recogido en el viaje, a la Geological Society of London, en su reunión de 4 de enero de 1837. Las especies de aves incluidos los pinzones, fueron entregados a John Gould, el famoso ornitólogo inglés, para su identificación. Gould dejando a un lado su retribución informó en la siguiente sesión de 10 de enero que las aves de las Islas Galápagos que Darwin había creído de diversas familias, eran en realidad una serie de pinzones peculiares con suficiente entidad para formar un nuevo grupo en el que se incluían doce especies.
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