Viendo su escaso interés por la medicina, el padre de Darwin le propuso hacerse clérigo, para lo que le envió a la universidad de Cambridge, donde debía formarse en las lenguas clásicas, pero se dedicó a la tarea de coleccionar escarabajos, para lo cual realizaba largas excursiones. En el último año de Cambridge leyó con gran interés a Humboldt y a Herschel, lo que le llevó a planear visitar la isla de Tenerife. Pero tras una breve excursión geológica por el norte de Gales, se le ofreció la posibilidad de un viaje como naturalista a bordo del Beagle, sin recibir ninguna retribución (Darwin contaba con una generosa asignación paterna). "El viaje del Beagle (1831-1836) ha sido con mucho el acontecimiento más importante de mi vida, y ha determinado toda mi carrera", escribió Darwin en su autobiografía. "Siempre he creído que le debo a la travesía la primera instrucción o educación real de mi mente; me vi obligado a prestar gran atención a diversas ramas de la historia natural, y gracias a esto perfeccioné mi capacidad de observación, aunque siempre había estado bastante desarrollada". Junto a la investigación geológica de cada uno de los lugares visitados, Darwin recogió todo tipo de animales, haciendo una breve descripción y disecando muchos de los que procedían del mar (aunque, dadas sus dificultades con el dibujo y la anatomía, no pudo aprovechar suficientemente este material). "Consagraba parte del día a escribir mi diario, y ponía especial cuidado en describir minuciosa y vivamente todo lo que había visto; esto fue una buena práctica".
Tras su regreso a Inglaterra, se traslada a Londres (donde sigue participando en las sociedades científicas) y se casa, asentándose definitivamente más tarde en Down (1842), donde se sucedían periodos de convalecencia por su frágil salud y otros de actividad científica, tertulias y visitas (Darwin mantuvo amistad con algunos de los grandes científicos de su época). Sólo fue a partir de 1854 cuando Darwin empezó a ordenar la gran cantidad de apuntes tomados durante el viaje del Beagle, en relación con la transmutación de las especies. Tras numerosas lecturas y conversaciones con ganaderos y jardineros, "pronto me di cuenta de que la selección era la clave del éxito del hombre cuando conseguía razas útiles de animales y plantas. Pero durante algún tiempo continuó siendo un misterio para mí la forma en que podía aplicarse la selección a organismos que viven en estado natural".
Tras la lectura del ensayo de Malthus sobre la población, en 1838, Darwin dedujo que la lucha por la existencia determinaba cómo las variaciones favorables tendían a preservarse, y las desfavorables a ser destruidas. Aún así quedaba el problema de "la tendencia en seres orgánicos descendientes del mismo tronco a divergir a medida que se modifican". La solución estaría, según Darwin, en la adaptación a los muy diversos ambientes, siguiendo un "principio de economía" de la naturaleza. La publicación en 1858 del ensayo de Wallace sobre la variación de las especies impulsó a que Darwin publicara en 1859 su "Origen de las especies", considerablemente aumentado y corregido en ediciones posteriores (siguiendo su costumbre de responder a todas las observaciones u objeciones expuestas a sus ideas). En 1871 publica su "Origen del hombre", donde aplica también al ser humano la idea de que "las especies eran productos mutables", que le permite discutir la cuestión de la selección sexual, "un tema que siempre me había interesado muchísimo". El retraso en la publicación de muchas de sus obras era, para Darwin, una gran ventaja, "puesto que tras un largo intervalo, una persona puede criticar su propia obra casi tan bien como si fuera de otro".
En 1880 publica, con la ayuda de su hijo Frank, Power of Movement in Plants, donde demuestra la cantidad de movimientos que posee la punta de una raíz y lo adaptados que están, refleja su interés en "mostrar a las plantas a escala de seres organizados.
Es llamativo cómo, en su vejez, Darwin lamenta su pérdida de interés por la poesía y la música, que antes le proporcionaban placer: "La pérdida de estas aficiones supone una merma de felicidad y puede ser perjudicial para el intelecto, y más probablemente para el carácter moral, pues debilita el lado emotivo de nuestra naturaleza". Respecto a sus costumbres señala que "son metódicas, y ello ha sido de no poca utilidad para mi particular línea de trabajo. Por último, he disfrutado de bastantes ratos de ocio por no tener que ganarme el pan. También mi mala salud, aunque ha aniquilado varios años de mi vida, me ha librado de las distracciones de la sociedad y de la diversión". En relación con sus capacidades, considera que no posee el ingenio "tan notable en algunos hombres inteligentes", por lo que era un mal crítico: "la lectura de un artículo o de un libro, suscita en principio mi admiración, y sólo después de una considerable reflexión me percato de los puntos débiles". También señala sus limitaciones para seguir una argumentación prolongada y puramente abstracta, y en su memoria, "amplia, pero poco clara". Pero destaca su capacidad de percepción y atenta observación, así como su constante pasión por la ciencia natural. Además, señala su temprano deseo de comprender o explicar todo lo que observaba, es decir, de "agrupar todos los hechos en leyes generales"; así como ser incapaz de "seguir ciegamente la dirección de otra persona", y rechazar cualquier hipótesis, "por querida que fuera, en cuanto que se demostrara que los hechos se oponían a ella": "No recuerdo ni una sola hipótesis de primera intención que no haya desdeñado o modificado considerablemente después de cierto tiempo. Naturalmente, esto me ha hecho desconfiar del razonamiento deductivo en las ciencias mixtas."
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