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達爾文應用真正的培根原理，而且絲毫不根據任何已經有的理論，極其廣泛地去蒐羅事實，其中特別多的是家養動植物的事實；他採取的辦法是：印發問題調查表；同經驗豐富的動物育種家和園藝工作者進行交談；還閲讀大量有關的書刊。他曾經查看各種書刊目錄；其中有各學會出版的大批成套的期刊和論文集，都閲讀過，並且作了摘錄；達爾文就是通過這種勤奮精神使自己理解到，人工選擇，就是人類創造動物和植物的有用族類的基本原理。可是，怎樣可以把選擇應用到那些在自然狀況下生活的生物方面，這在相當的時期內對他來說，依舊是個謎。
達爾文撿起羅伯特·馬爾薩斯的《人口論》中的論據用在動植物的身上，他認為在物種的食物供應保留不變時，有機物便有以幾何級數增加的傾向。他拿一次產數百個卵的蒼蠅、一次產數千個種子的樹和一對大象等例子來證實他的想法。他估計，一對大象，要不加以制止，過
500年，就會為世界提供
1500萬後代。除開人類，動物似乎不會使群體在世界上過剩。
蒼蠅的卵被吃掉了，或者是遭到了其他方式的破壞，大多數種子不能發芽，甚至大象的後代也免不了災害的侵襲。選擇在於環境：氣候、土壤、食物供應和捕食者。引人注目的松鷄便受到了猛禽的選擇，深紅色的李子比黃色的李子易於遭受植物病害。在選擇過程中既無計劃，又無最終目的。
如果說選擇起作用的話，那麼，就必定不僅有過剩的東西可供選擇，而且有變種。於是在達爾文的頭腦中出現了一個想法，就是：在這些自然環境條件下，有利的變異應該有被保存的趨勢，而無利的變異則應該有被消滅的趨勢。這樣的結果，應該會引起新種的形成。
因此，最後，達爾文終於獲得了一個用來指導工作的理論；可是，他為了竭力避免先入為主的成見，決定在相當一段時期內不把它寫出來，甚至連最簡略的摘要也不寫。
直到
1842年
6月，達爾文才用鉛筆把自己的理論草寫出
35頁很簡略的概要；
1844年夏季，他又把這篇概要增充成
230頁的理論概要，而且把它仔細謄清，很好的保存起來。
那時，達爾文卻忽略了一個意義極其重大的問題，這個問題就是：同一根源產生的生物，其性狀隨着它們發生變異而有分歧的趨勢。顯然可見，因為人們能夠把所有一切物種分類歸入于屬內，把屬歸入于科內，把科歸入于亞目內，等等，而且根據這個分類原則，就可以得出結論：它們的性狀有顯著的分歧。當他在頭腦中得出這個問題的解答時，他真是高興極了。那時他正坐在馬車上趕路。
直到很多年後，他還清楚地記得這條路上的地點。這個問題的解答就是：一切占優勢的、數量在增加着的類型的變異了的後代，都有一種能夠在自然經濟狀態下去適應很多條件極不相同的地區的趨勢。
達爾文為了使自己的著述更準確，更具有說服力，他還向與自己有通訊聯繫的人提出許多問題來探討、商議，如賴爾、胡克等。從
1855年起，他開始同美國植物學家愛沙·葛雷通信。
這一時期使達爾文感興趣的問題，當然是同物種一書的準備有關係問題。他向愛沙·葛雷詢問某一科植物的物種占美國植物區系物種的總數的比例。他感興趣的還有各種植物區系「相近的”物種，他請葛雷為他指出這樣的物種，哪怕是在舊的校樣裡指出也行。達爾文給他寫道：“我對於一些相近的物種所下的定義是：這是一些可以認為是不同『物種』的生物，但也可以認為是任何其他優秀的植物學家可能把它們看成亞種或變種；還可以認為它們是與任何其他物種難以區別的一些生物。」
早在
1856年初，賴爾就建議達爾文儘可能完整地闡述自己的進化觀點，因此達爾文也就馬上開始寫他的物種一書。但這並不是眾所周知的《物種起源》。該書本來要更加詳細，它的篇幅要比原來的多二三倍。
但是賴爾建議在準備這部內容豐富的書時，立刻發表他的觀點的概要，以便搶先取得理論上的優先權。達爾文認為這是不可能的；他的學說是由許多論點組成的，而每個論點都需要用事實來證明，忽視這些證明，在他看來是不可思議的。他不同意賴爾的意見：「我很痛恨為了取得優先權而從事寫作的這種想法，當然，如果有人先於我發表了我的理論觀點，我也會感到懊惱的。」
賴爾的建議使達爾文舉棋不定，煩躁不安。顯然，賴爾列舉有利於這個觀點概要的論據是很有說服力的，但是，在几乎沒有任何證明的情況下，寫一個教條式的理論概要，這同達爾文的信念和習慣是矛盾的，這使他感到很不痛快。他把自己的動搖和不安告訴了一貫對他很熱情的朋友胡克。達爾文在給胡克的信的末尾寫道：「唉，如果有誰會這樣做
即沒有論據來充實就出版一個純理論概要，我想我會嘲笑他的，而我唯一的安慰就是在賴爾建議以前，我的確從未想到過這件事，而且看來，我經過仔細考慮以後，這是明智的
即不出版這樣的概要。」
