داروین درباره‌ی ژنتیک، مکانیسمی که طی آن ژن‌ها صفات خاص را رمزگذاری می‌کنند و صفات از نسلی به نسل دیگر منتقل می‌شوند، چیزی نمی‌دانست. او همچنین درمورد جهش ژنتیکی که منشا تنوع طبیعی است، اطلاعی نداشت. اما پژوهش‌های آینده ژنتیکدانان مکانیسم و شواهد اضافی را در حمایت از تئوری تکامل ازطریق انتخاب طبیعی ارائه داد.
سفر داروین با بیگل
ایده‌های کتاب منشا گونه‌ها عمدتا مبتنی‌بر مشاهدات مستقیم سفر دور دنیای داروین بود. داروین از سال ۱۸۳۱ تا ۱۸۳۶، مسافر کشتی اکتشافی بیگل بود که در آمریکای جنوبی، استرالیا و جنوب آفریقا توقف‌هایی داشت. در هر توقف، داروین فرصتی برای مطالعه و فهرست کردن گیاهان و جانوران محلی پیدا می‌کرد.
در طول سفر با کشتی بیگل، داروین الگوهای پراکنش و ویژگی‌های موجودات را بررسی کرد. برخی از مهم‌ترین الگوهایی که داروین در مورد توزیع موجودات به آن‌ها پی برده بود، حاصل مشاهدات او در جزایر گالاپاگوس بود. داروین پی برد که جزایر مجاور گالاپاگوس دارای گونه‌های مشابه ولی نه کاملا یکسانی از سهره‌ها هستند. او به این نکته نیز توجه کرده بود که هر گونه سهره مناسب محیط خودش است. برای مثال، گونه‌هایی که از دانه‌های درشت گیاهان تغذیه می‌کردند، دارای منقارهای بزرگ و محکم‌تری بودند؛ درحالی‌که آن‌هایی که از حشرات تغذیه می‌کردند، دارای منقارهای نازک و تیز بودند. درنهایت، او مشاهده کرد که سهره‌ها و جانوران دیگری که در جزایر گالاپاگوس زندگی می‌کردند، شبیه گونه‌های موجود در سرزمین‌های اصلی اکوادور بودند؛ اما با گونه‌های ساکن در مناطق دیگر جهان فرق داشتند.
البته داروین در سفر خود متوجه تمامی این موضوعات نشد. در حقیقت او وقتی سالها بعد نمونه‌هایش را به دانشمندی پرنده‌شناس نشان داد، حتی متوجه نشده بود تمام این سهره‌ها گونه‌های نزدیک ولی متمایزی هستند. ولی به‌تدریج به سویی پیش رفت که بتواند الگوی سهره‌های مرتبط ولی متفاوت را توجیه کند. بر اساس ایده‌ی داروین، این الگو در صورتی معنا‌دار بود که سالها پیش پرندگانی از سرزمین اصلی نزدیک وارد جزایر گالاپاگوس شده باشند. روی هر جزیره، سهره‌ها ممکن است به‌تدریج با شرایط محلی سازگار شده باشند. این فرایند می‌توانسته به تشکیل یک یا تعداد بیشتری گونه روی هر جزیره منجر شده باشد. در سال‌های بعد داروین مجموعه‌ای از ایده‌هایی را که می‌توانست این الگوها را توجیه کند، توسعه و تصحیح کرد و در نهایت در کتاب منشا گونه‌ها تکامل و انتخاب طبیعی را مطرح کرد.
انتخاب طبیعی چیست؟
داروین اصطلاح «انتخاب طبیعی» را درمقابل «انتخاب مصنوعی» به کار گرفت. در انتخاب مصنوعی، پرورش‌دهندگان دام، صفات خاصی را انتخاب می‌کنند که مطلوب درنظر گرفته می‌شود. در انتخاب طبیعی، این محیط طبیعی است و نه انسان، که دست به انتخاب می‌زند.
تئوری تکامل گاهی به‌عنوان «بقای شایسته‌ترین‌ها» یا «بقای اصلح» توصیف می‌شود، اما این توضیح می‌تواند گمراه‌کننده باشد. دراین‌جا، «شایسته» به قدرت یا ورزشکار بودن ارگانیسم اشاره نمی‌کند، بلکه به توانایی آن برای بقا و تولیدمثل اشاره دارد.
انتخاب طبیعی می‌تواند گونه‌ها را به روش‌های کوچکی تغییر دهد و موجب شود صفاتی مانند رنگ یا اندازه در جمعیت در طول چند نسل رنگ تغییر کند. وقتی این فرایند در دوره زمانی نسبتا کوتاه و در یک گونه یا گروه کوچکی از ارگانیسم‌ها اتفاق می‌افتد، «ریز تکامل» نامیده می‌شود.