Открытие явления географической изменчивости животных произошло случайно.
Пополняя свои запасы продовольствия галапагосскими черепахами, капитан американского фрегата «Эссекс» Портер заметил, что особи с различных островов отличаются друг от друга по внешнему виду. Это обстоятельство было вновь замечено Лаусоном, вице-губернатором колонии на Чарлзе, в 1835 г.; он случайно упомянул об этом в разговоре с посетившим его натуралистом с «Бигля», благодаря чему имя его сохранилось в истории. Собранные после этого Дарвином коллекции установили существование ясно отличающихся друг от друга островных форм не только у галапагосской черепахи, но также у пересмешника Nesomimas, у некоторых растений, как, например, Scalesia, и у некоторых вьюрков. Однако оценка наблюдений Дарвина над последней группой была затруднена вследствие того, что он, к несчастью, перепутал экземпляры, добытые на разных островах. Поэтому своеобразное положение вещей в этой группе стало ему понятно не сразу. Ясное представление о том, что какой-либо вид может быть представлен различными формами в различных областях, сложившееся у Дарвина, было одним из важнейших результатов путешествия на корабле «Бигль», поскольку оно прямо влекло за собой сомнение в неизменности видов.
Степень дробления дарвиновых вьюрков на островные формы у разных видов различна. Особи толстоклювого древесного вьюрка, Camarhynchus crassirostris, с различных островов мало или даже совсем не отличаются друг от друга по окраске, клюву или размерам. Островные формы трех земляных вьюрков — Geospiza magnirostris, G. fortis и G. fuliginosa — также не отличаются в отношении окраски; однако они очень заметно отличаются друг от друга по размерам клюва и крыла. Противоположная тенденция наблюдается у славкового вьюрка, Certhidea, островные формы которого заметно отличаются по окраске оперения, но менее наглядно — по размерам клюва и крыла. Большие различия свойственны формам остроклювого земляного вьюрка, Geospiza difficilis, распадающегося на три ясно отграниченных подвида, которые отличаются друг от друга по оперению, клюву, длине крыла и экологическим нишам, причем популяции каждой из этих рас, встречаясь на двух различных островах, в свою очередь слегка отличаются одна от другой. У кактусового земляного вьюрка, G. scandens, формы Джемса и Биндлоу обнаруживают столь же ясно выраженные различия, как различия между некоторыми видами земляных вьюрков. Наконец, большой кактусовый земляной вьюрок, G. conirostris, так заметно отличается от G. scandens, что, хотя эти виды и замещают друг друга географически, весьма сомнительно, представляют ли они собой хорошо выраженные географические формы одного и того же исходного вида или же они возникли самостоятельно; так или иначе различия между ними настолько велики, что этих птиц считают различными видами.
Итак, у островных форм дарвиновых вьюрков наблюдаются все стадии диференциации, от едва заметных различий до различий, столь же ярко выраженных, как и видовые. Эти различия затрагивают в первую очередь размеры и форму клюва, величину тела, общий тон и степень испещренности самочьего оперения. Именно по этим признакам различаются между собой и отдельные особи, принадлежащие к одной и той же форме, и островные популяции, по всей вероятности, дивергировали путем накопления и ограничения подобных индивидуальных различий. В настоящее время все согласны в том, что у животных различия между географическими расами одного и того же вида наследственны; однако для дарвиновых вьюрков, как и для большинства других птиц, экспериментальные доказательства этого утверждения до сих пор отсутствуют.