Quatre anys d’actuació mèdica al vaixell “Rattlesnake” despertaren la seva vocació de naturalista. Amic de Darwin, intervingué en les polèmiques que seguiren la publicació de l'Origin. La defensa de l’evolucionisme el portà a escriure Man's Place in Nature (1863). Admirador i biògraf de David Hume, fou també autor de nombrosos treballs sobre embriologia (contraris a la teoria de Goethe sobre la formació del crani), zoologia i paleontologia.