然而，他的作品中最成功的要算《动物生物学，即生命的规律》一书（一七九四——一七六九年）了。这是一部颇有创见的著作，是他作为一名医生，同时又作为一个对人类天性和对整个动物世界有他自己的哲学观点的人所进行的思考和观察的结果。《动物生物学》主要是一部医学著作，它谈的是“疾病的理论”，写此书的目的是在救护病人的时候能有所裨益。为了领会这种治疗的意义，伊拉司马斯·达尔文对病理学的研究是在人类生理学和心理学的基础上进行的。然而，伊拉司马斯·达尔文也象在他的其他著作中那样，除了自己的主要任务以外，还提出了涉及各种学科的许多意见，发表出自己的独特的见解。《动物生物学》在七年内出了三版，并翻译成法文、德文和意大利文出版。这部把实践同理论以及广泛的概括生动地结合起来的著作吸引了读者，尤其吸引了医生。 
　　他曾提出了胚胎生命开始时肌肉的锻炼和模仿的意义。值得注意的是，他从这个观点出发解释感觉的表现——他孙子专门研究的课题。诸如，因恐惧而产生的颤抖是刚刚出生的婴儿因寒冷而产生的颤抖的结果；哭，是最初由于冷空气、香味和臭味刺激泪腺的结果。 
　　“婴儿在吮奶时双唇紧紧嘬住母亲的乳头，直到把自己的胃装满为止；随之而表现出来的高兴，是因为吃到了可口的食物。然后，由于长时间不断吮吸，累了的嘴的括约肌松驰了，面部的拮抗肌缓缓地动着，产生了笑容。因此笑容在人的一生中总是同高兴结合在一起的。孩子模仿着对他们面带笑容的成年人。” 
　　羊羔和狗崽在吸奶的时候摇尾巴，后来也成了高兴的表示。 
　　伊拉司马斯在《动物生物学》里发表的意见，说明了我们称之为获得性特征的继承。他说：“按不完整的说法，人们把后代称作新动物，但是，说真的，后代只是亲体的分支或者延续，因为动物胚胎部分是或者曾经是亲体的一部分……。这样，从严格的词义上讲，不能说后代在他形成的时候全部都是新的，所以他也能把他亲系中的某些一般习性保持下来”。 
　　伊拉司马斯·达尔文彻底批驳了未来的一代代胚胎彼此纳入，只是在发育过程中才扩展变大的观念（瓦利兹内里的理论）。他说，这些胚胎应比勾引圣安东尼的魔鬼还要小。 
　　“而有人说两万个这样的魔鬼能在最细的针类上跳萨拉班达舞而互不干扰。” 
　　在《动物生物学》里包含的所有想法和见解，对我们来说，最有意义的当然要算关于进化的论断了。的确，查理·达尔文在他的《自传》里叙述了我们前面提到过的、他在爱丁堡的大学生活时的一段往事，当时同他一起出游的格兰特兴高采烈地谈起了拉马克，达尔文补充说：“我早就读过我祖父的《动物生物学》了，同样的观点在书中有所发展，可是这些观点没有给我留下任何印象……”。然而，尽管有这些绝对的说法，本传记作者无论如何都不应忽视自传中的下面一段话。达尔文接着说：“但是，从小时候起，听惯了对这些观点的赞颂，这有助于我在我的《物种起源》里支持这些观点，尽管是以另一种形式支持的。当时我赞颂过《动物生物学》，可是又过去十年或者十五年重读它以后，我对它大失所望了，书中在纯抽象理论的阐述方面与事实之间不一致的地方非常多。”查理·达尔文本人简明地回答有关他祖父的思想对他的思想影响问题的仅有的一些话似乎就是这样。因此，指出他们两人在科学思想方面的相同点和差异，作为能在这个问题上考虑出意见的、几乎是唯一的材料，那是很有意思的。 
　　伊拉司马斯·达尔文在《动物生物学》里，列举了五条使他承认物种进化的理由。 
　　第一条，生物在个体发展历史的过程中发生的那种变态：爬行的毛虫变成长着五彩缤纷的翅膀的蝴蝶，水生的蝌蚪变成用肺呼吸的青蛙，温柔纤弱的小男孩会成为长着大胡子的男人。 
　　第二条，人类使家畜发生的那些变化，如为载重培育的辕马，为达到高速度培育的跑马；人们还培育出各种品种的狗：勇猛和力气大的（斗犬）、有特别敏锐嗅觉的（猎犬和西班牙狗）、奔驰特别迅速的（灵狸）、能拖出溺水者尸体或被打死的猎物的、北极地区的拉套狗；培育出改变了形态和颜色的动物和鸟类（家兔、鸽子）。在气候的直接影响下发生的变化也算到这里来了，他指出在温暖气候下的长着较细羊毛的绵羊，冬季里雪白的野兔和沙鸡。他还把锻炼和生活方式对人的影响算入这些变化之列，如锻工、划桨人、纺织人、搬运工和马戏杂技演员的四肢发生的变化。 
　　第三条，畸形的出现和后代对畸形的继承。他举的例子有：每只爪子上都额外长着一只爪的猫，也有额外长着一个爪的鸡、腿上长羽毛的鸡、罗马和那波利的无尾狗（按布丰的观点，大概是从被砍掉尾巴的狗那里继承来的特征）。 
　　第四条，“从老鼠和蝙蝠到大象和鲸鱼”等所有温血动物——四足动物、鸟、两栖动物以及人类在构造上惊人的相同之处。这都使伊拉司马斯·达尔文认为所有这些形体起源于一条“动物纤维”（他曾是一位精原论者）。“这条纤维在一些动物身上，在其成熟之前的发展过程中开始有了手和有敏锐触觉的手指，如人类，在另一种动物身上这条纤维成了爪子……在第三种动物身上成了带有中间组织或者蹼的趾……在第四种动物身上则成了对生的蹄……而在另一些动物身上则成了囫囵的蹄，然而，这条原始纤维在鸟类身上却没有发育成手或者脚，而发育成了翅膀，没有发育成毛发，而发育成了羽毛”等等。 
　　第五条，他实质上是重复他在确定第一条和第二条因素时说过的东西，这就是一切生物从它生命的开始到结束都在变化着，并把已具有的特征遗传下去。 
　　发生变异的理由是动物的三个基本本能：性感、饥饿和求安全。伊拉司马斯·达尔文把雄性想专门占有雌性的这种意图作为一种冲动提出来。这种意图引起雄性间的互相争斗，其中谁有最好的格斗工具谁就能获取。他认为属于这方面的有：野猪肩上厚得象甲壳一样的皮，这块皮仅仅为了用以抵御其他想用獠牙斜着向上挑刺情敌的野猪；牡鹿的长成枝叉般的角，是用来击退情敌进攻的，还有雄禽（公鸡）的距。伊拉司马斯·达尔文说，因此，进行繁殖的就会是最强壮和最活跃的动物，这样，这种动物也就会日臻完善。 
　　动物还会因获取食物的方法不同而发生变异，猪鼻孔长在硬硬的拱嘴上，好在泥土里搜寻昆虫和草根；象的长鼻子是用来折断象赖以为生的树枝的；食肉类野兽有强有力的颌骨和爪子；牛在啃吃成把的青草的过程中，使粗糙的舌头和不光滑的上颚发达起来。 
　　第三需要，即实现防卫，就使救生工具发达起来，如靠加长了的鳍和翼下的膜（飞鱼、蝙蝠），或者加长了的腿（兔）来实现。防卫也可以靠坚硬的甲壳或刺来实现（乌龟、海刺猬）。 
　　伊拉司马斯·达尔文在《动物生物学》里指出，对温血动物的结构中的重大相同之处的考虑，对温血动物在出生之前和出生之后所经受的各种变化的考虑，以及对地球形成时代起到人类形成止有一个极大的时间间隔的考虑，这些都使他得出推论说，所有的温血动物都起源于一条“活纤维”。 

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