Sau khi đã cách mạng hóa toàn bộ ngành sinh vật học với tác phẩm Nguồn gốc muôn loài (1859) và Nguồn gốc loài người (1871), người ta có thể tưởng tượng rằng Darwin sẽ trở thành một triết gia. Thay vào đó, ông tiếp tục trung thành với niềm đam mê đối với những chi tiết vụn vặt của thế giới sinh vật bằng cách nghiên cứu chủ đề khiêm tốn nhất này: cách thức đất được hình thành bởi giun.
Có lẽ có điều gì đó trong sự vất vả khiêm tốn nhưng vô cùng quan trọng của những sinh vật này mà Darwin đã phát hiện được. Ông viết: “Thật hoài nghi nếu có bất kỳ loài động vật nào khác đóng vai trò quan trọng trong lịch sử thế giới như những sinh vật cấp thấp này”: Trong hơn một năm, những con giun có thể di chuyển 8 tấn đất trên mỗi mẫu đất.
Mặc dù chủ đề có vẻ tầm thường, cuốn sách của Darwin về nấm mốc và giun có sức hấp dẫn ghê gớm. Cuốn sách không phải là sự tổng hợp kiến thức sâu rộng theo cách thức của 2 cuốn Nguồn gốc, mà dựa trên sự quan sát và thực nghiệm cẩn thận, phần lớn được thực hiện trong khu vườn riêng của Darwin với sự giúp đỡ của người con trai. Ông và con trai bắt đầu từ sáng sớm ở nông trang gia đình để quan sát hoạt động của giun đất trong đất ẩm và mát.
Những sinh vật này nhai lá cây và các chất thực vật khác, tiêu hóa thành hỗn hợp mềm nhão màu mỡ. Thành quả lao động của chúng có vẻ tầm thường, nhưng Darwin đã tính toán rằng trong hơn một năm, những con giun này có thể di chuyển 8 tấn đất trên mỗi mẫu đất và thành quả của chúng đủ để chôn vùi cả tòa nhà. Rõ ràng là Darwin đã bị ấn tượng bởi thành quả lao động chậm chạp, gần như vô hình nhưng ổn định có thể đạt được kết quả phi thường trong một thời gian nhất định.
Sự hình thành của nấm mốc thực vật chứa đầy những mô tả về các thử nghiệm trên giun và thói quen của chúng, đôi khi có sự lập dị thú vị. Chẳng hạn như khi Darwin đưa giun đất vào trong bình gốm đặt trên đàn piano và quan sát phản ứng của chúng đối với âm thanh của các nốt nhạc khác nhau (“C trong khóa của âm trầm” và “G trên dòng trong khóa của âm bổng” khiến chúng rút vào hang), hoặc tìm hiểu cách chúng phản ứng với hơi thở của con người bằng cách tự ông hút thuốc lá hoặc uống thìa giấm.
Nhưng chính những nghiên cứu của Darwin về các hoạt động đào hang trong tự nhiên mới cho thấy sự tò mò vô hạn và phong cách thử nghiệm đầy sáng tạo của ông. Darwin thắc mắc về các nguyên tắc chi phối cách mà giun đất bịt lỗ trong hang của chúng bằng lá cây. Đây một hoạt động mà chúng thực hiện với nỗ lực mạnh mẽ đến mức đôi khi người ta có thể nghe thấy tiếng sột soạt trong đêm tĩnh lặng. Cho dù chúng làm điều đó để bảo vệ khỏi kẻ săn mồi hay để chặn nước mưa hay không khí lạnh, hay để kiếm thức ăn, Darwin cũng không lý giải được hết động lực nào khiến chúng có thể hoạt động phi thường như vậy.
Điều khiến Darwin thích thú nhất về hành vi này là bằng chứng cho thấy trí thông minh của loài giun đất. Ông viết: “Nếu một người phải bịt một lỗ hình trụ nhỏ bằng những vật như lá, cuống lá hoặc cành cây, anh ta sẽ cho đầu nhỏ chèn vào trước; nhưng nếu những đồ vật này rất nhỏ so với kích thước của cái lỗ, thì có lẽ anh ta sẽ cho đầu lớn hơn chèn vào trước. Tương tự như vậy, giun đất có điều chỉnh chiến lược của chúng với các vật thể sẵn có hay chúng chỉ thực hiện các hành động của mình một cách ngẫu nhiên?"
Darwin đã ghi nhận rằng 80 phần trăm số lá mà ông lấy ra từ hang sâu đã được cắm vào bằng đầu nhỏ hơn — một sự phân bố khác xa với sự ngẫu nhiên. Sau đó, ông tiến hành xem xét sự khác biệt của các loại lá và hình dạng khác nhau. Sau khi quan sát vào ban đêm dưới ánh sáng lờ mờ cùng với Francis (con trai Darwin sau đã trở thành một nhà thực vật học lỗi lạc), Darwin đã chứng thực rằng: “Tôi và con trai tôi có vẻ đã thấy những con giun có ý thức khi chúng ngoạm một chiếc lá theo cách thích hợp nhất để bịt hang”.
Không hài lòng với những nghiên cứu sử dụng lá tự nhiên này, Darwin đã thực hiện một cuộc điều tra có hệ thống và dễ kiểm soát hơn về tác động của hình dạng đối với hành vi của loài giun bằng cách sử dụng các miếng giấy cắt hình tam giác ra với các tỷ lệ khác nhau. Các mảnh giấy được Darwin chà xát bằng mỡ thô ở cả hai mặt khỏi bị ẩm ướt. Darwin nhận định: “Chúng ta có thể suy luận rằng bằng cách nào đó, những con giun có thể đánh giá đâu là cách tốt nhất để phục vụ mục đích (bịt lỗ hổng) khi chúng kéo các mảnh giấy hình tam giác vào hang”.
Điều này gợi ý cho Darwin rằng giun đất không chỉ là sinh vật hành động hoàn toàn theo bản năng. Ông viết: “Chúng ta khó có thể thoát khỏi kết luận rằng giun thể hiện một mức độ thông minh nào đó trong cách thức đào hang của chúng. Thật đáng ngạc nhiên khi một loài động vật cấp thấp như giun lại có khả năng hành động theo cách này”.
Trong thời đại mà chủ nghĩa con người là ngoại lệ vẫn còn là chuẩn mực, Darwin đã có tư tưởng mới mẻ đầy cởi mở về khả năng nhận thức tiềm ẩn của động vật “cấp thấp”. Đây là một thái độ hiện được phản ánh trong tâm lý của một số nhà sinh vật học cho rằng tất cả các sinh vật sống tồn tại một loại cảm giác hoặc tri giác.
