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Su interés particular era el comportamiento de las aves, especialmente el cortejo de las aves acuáticas. Sus observaciones sobre la etología del somormujo lavanco, publicadas en 1914, constituyeron un hito en la investigación de campo de las aves. Su invención de vívidas etiquetas para los rituales (como "danza del pingüino", "carrera del plesiosaurio", etc.) hizo que las ideas fueran memorables e interesantes para el lector general.

Huxley fue el biólogo más importante, después de August Weismann, en insistir en la selección natural como agente principal de la evolución. Buen comunicador, fue un destacado divulgador de la ciencia biológica entre el público. A principios del siglo XX formaba parte de la minoría de biólogos que creían que la selección natural era la principal fuerza motriz de la evolución y que ésta se producía por pequeños pasos y no por saltos. Estas opiniones son ahora estándar. Aunque su tiempo como académico fue bastante breve, enseñó y animó a varios biólogos evolutivos en la Universidad de Oxford en la década de 1920.

Síntesis evolutiva moderna

Huxley fue una figura clave en la síntesis evolutiva moderna. Explicó cómo los descubrimientos de Gregor Mendel sobre la genética encajaban con la teoría de la evolución por medio de la selección natural de Charles Darwin. La obra de Huxley

El primer "ensayo" de Huxley fue el tratamiento de la evolución en La ciencia de la vida (1929-30), y en 1936 publicó un largo y significativo artículo para la Asociación Británica. En 1938 llegaron tres largas reseñas sobre los principales temas evolutivos.

Ahora era el momento de que Huxley abordara el tema de la evolución en toda su extensión, en lo que se convirtió en la obra definitoria de su vida. Su libro Evolución: la síntesis moderna fue escrito mientras era secretario de la Sociedad de Zoología, y utilizó su notable colección de reimpresiones que abarcaban la primera parte del siglo. Se publicó en 1942. Las reseñas del libro en las revistas especializadas fueron poco menos que extáticas; el American Naturalist lo calificó como "El tratado evolutivo más destacado de la década, quizá del siglo. El enfoque es completamente científico; el dominio de la información básica, asombroso".

Los principales corresponsales de Huxley en la síntesis evolutiva moderna suelen ser Ernst Mayr, Theodosius Dobzhansky, George Gaylord Simpson, Bernhard Rensch, Ledyard Stebbins y los genetistas de poblaciones J.B.S. Haldane, Ronald Fisher y Sewall Wright.
 Sin embargo, en la época del libro de Huxley, varios de ellos aún no habían hecho su contribución distintiva. E.B. Ford y sus colaboradores en genética ecológica fueron al menos igual de importantes.

Progreso evolutivo

Siempre creyó que en una visión amplia la evolución conducía a avances en la organización. "El progreso sin meta" era una de sus frases favoritas.

En el último capítulo de su Evolución, la síntesis moderna, define el progreso evolutivo como "una elevación del nivel superior de eficiencia biológica, que se define como un mayor control e independencia del entorno. "La selección natural más el tiempo producen una mejora biológica... Las mejoras en la maquinaria biológica... las extremidades y los dientes de los caballos de pastoreo... el aumento de la capacidad cerebral... Los ojos de una mosca dragón, que puede ver a su alrededor en todas las direcciones, son una mejora respecto a los meros puntos oculares microscópicos de las primeras formas de vida". "[A lo largo de] toda la gama del tiempo evolutivo vemos un avance general, una mejora en todas las propiedades principales de la vida, incluida su organización general. [Pero] la mejora no es universal. Las formas inferiores consiguen sobrevivir junto a las superiores".

Huxley fue un miembro destacado de la Sociedad Británica de Eugenesia, y fue vicepresidente (1937-1944) y presidente (1959-1962). Huxley era uno de los muchos intelectuales de la época que creían que la clase más baja de la sociedad era genéticamente inferior. Abogaba por "la eliminación virtual de los pocos tipos más bajos y degenerados". En sus escritos utilizó este argumento varias veces: nadie duda de la conveniencia de gestionar el germoplasma de las poblaciones agrícolas, así que ¿por qué no aplicar el mismo concepto a las poblaciones humanas?

En los años de la posguerra, después de darse cuenta de que las ideas eugenésicas habían quedado manchadas por los nazis, Huxley (1957) acuñó el término "transhumanismo" para describir la opinión de que el hombre debía mejorarse a sí mismo a través de la ciencia y la tecnología, posiblemente incluyendo la eugenesia, pero también, y de forma importante, la mejora del entorno social.

En respuesta al auge del fascismo europeo en la década de 1930, se pidió a Huxley que escribiera Nosotros los europeos con otros tres científicos. Huxley sugirió que se sustituyera la palabra "raza" por grupo étnico. Después de la Segunda Guerra Mundial contribuyó a la elaboración de la declaración de la UNESCO La cuestión racial, que afirmaba que:

"Una raza, desde el punto de vista biológico, puede definirse por tanto como uno de los grupos de poblaciones que constituyen la especie Homo sapiens"... "Ahora bien, ¿qué tiene que decir el científico sobre los grupos humanos que pueden reconocerse en la actualidad? Las razas humanas pueden ser y han sido clasificadas de manera diferente por distintos antropólogos, pero en la actualidad la mayoría de los antropólogos están de acuerdo en clasificar a la mayor parte de la humanidad actual en tres grandes divisiones, como sigue La división mongoloide; la división negroide; la división caucasoide"... "Los católicos, los protestantes, los musulmanes y los judíos no son razas..."

Esta es una selección de los libros más influyentes de Huxley:

• Los hábitos de cortejo del somormujo lavanco (1914) Huxley, Julian 1914. Reimpreso por Jonathan Cape, Londres 1968.
• Ensayos de un biólogo (1923)
• La religión sin revelación (1927, edición revisada en 1957)
• La ciencia de la vida: un resumen de los conocimientos contemporáneos sobre la vida y sus posibilidades (con H.G. y G.P. Wells, 1929-30).
• Observación de aves y su comportamiento (1930)
• Problemas de crecimiento relativo (1932)
• Un científico entre los soviéticos (1932)
• Elementos de embriología experimental (con Gavin de Beer, 1934)
• Evolución: la síntesis moderna. Allen & Unwin, Londres. (1942, reimpreso en 1943, 1944, 1945, 1948, 1955; 2ª ed, con nueva introducción y bibliografía del autor, 1963; 3ª ed, con nueva introducción y bibliografía de nueve colaboradores, 1974). Primera edición en EE.UU. por Harper, 1943.
• Evolución y ética 1893-1943. Piloto, Londres. En EE.UU. como piedra de toque para la ética Harper, N.Y. (1947)
• La genética soviética y la ciencia mundial: Lysenko y el significado de la herencia. Chatto & Windus, Londres. En Estados Unidos como Heredity, East and West. Schuman, N.Y. (1949).
• La evolución en acción (1953)
• Evolution as a process (con Hardy A.C. y Ford E.B. eds) Allen & Unwin, Londres. (1954)
• La nueva religión del humanismo que se avecina (1962)
• Ensayos de un humanista (1964) reimpreso en 1966, 1969, 1992: ISBN 0-87975-778-7