19世纪末，达尔文的进化论得到更广泛的接受，但绝不是普遍接受，于是，许多科学家开始寻找化石，希望能够为达尔文的人类进化理论提供肯定或者否定的证据。对于“进化论者”来说，这种寻找活动基本上寄希望于找到所谓“空缺的环节”——一种化石，许多人相信通过它能在人类与其类猿祖先之间建立起直观的联系。与许多人对达尔文理论的误解相反，达尔文其实并未宣称人类是猿的直接后代，而是说人类和猿通过共同的祖先相联系。于是，化石的搜索者假定，如果人类和猿类有共同的祖先，就有可能发现某种具有中间形式的化石，当然它已灭绝，从而把人和猿联系起来，这种中间形式将会具有双方的某些特征。
一个由达尔文的强硬对手，动物学家和古生物学家欧文领导的“反进化论者”团体，尽管人数不多，也不算活跃，但一心希望找到远古人类化石。他们相信，这类化石可以证明人类没有经历任何进化过程，相反，人类一直是“完人”，随着时间的推移，很少变化或者完全没有变化。简言之，尽管大多数反进化论者已经接受了古老地球的思想，但他们还是相信，人类打一开始就是“人类”。因此，我们祖先的远古化石如果能够找到，应该与其现代后裔非常相似。
至于人与猿之间所谓的相似性，欧文等人也强烈反对。欧文主张，人与猿之间尽管有某些结构上的相似性，但重大差别却有更多。他最关心的是那些与外界和环境影响无关，可以世世代代传递下去不会改变的差别。他乐于引用的论据之一就是大猩猩突出的眉脊。欧文论证说，既然眉脊上没有肌肉，并且大猩猩的行为中没有任何迹象暗示，眉脊会被世代起作用的外界原因改变，所以，眉脊应该出现于所有的大猩猩的祖先及其所有的后代中。欧文论证说，这样一来，如果人与大猩猩共享同一祖先，则人也应该有这样凸出的眉脊，而实际上这在人的身上非常罕见。于是欧文主张，人与猿不可能共享同一祖先。
有讽刺意味的是，在最早发现的化石之中，正是这样的眉脊成为主要干扰的特征，因为这些化石被认为正是早期人类的化石。
尼安德特人
1856年，正在德国尼安德特河谷附近的石灰石洞穴里劳作的采石工人，偶然挖掘出了欧洲第一块可疑的人类化石。遗骸包括一个沉重的颅顶和一打以上的骨头。化石引起当地学校一位教师的注意，于是他把这些化石收集起来，送给波恩大学解剖学教授夏夫豪森（Hermann Schaaffhausen，1816—1893）。夏夫豪森在对这些有趣的骨头作了研究之后，于1857年在波恩的下莱茵医药与自然历史学会会议上报告了他的结论。他说，骨头是人骨，非常古老，但是它们与德国目前已知的任何人种都不同。肢骨非常粗壮，以畸形的方式与发达的肌肉连接，那些形状奇特的颅骨具有发达的眉脊，“这是大型猿类面部构造的特征”。夏夫豪森教授的结论是：骨骼一定属于古老的北方野蛮部落，这个部落也许在很久很久以前曾经被德意志人征服过。
其他科学家很快听说了这一消息以及夏夫豪森教授的结论。1861年，尼安德特人（人们后来这样称呼那些引起争议的骨头）成了激烈争论的中心。谁是尼安德特人，或者尼安德特人到底是怎样的？他是不是像进化论者相信的那样，非常古老，处于人类早期阶段？他那近似于动物的、类猿的额眉和结实弯曲的骨头，果真提供了显著的证据，表明人类与某些类猿祖先具有联系？或者，像反进化论者相信的那样，他只不过是畸形的现代人，极有可能是一个高度扭曲、外貌丑陋、与世隔绝的隐士，死于发现残骸的洞穴里？在这个洞穴里，没有发掘到其他有助于确定年代的化石——动物或者植物，而今天用来测定年龄的复杂技术当时还没有研制出来。所以，反进化论者的看法对许多局外人来说极有说服力。依据外貌以及由外貌得到的暗示，要相信这样一个生物以某种方式与现代人有所联系，实在令人匪夷所思。即使某些进化论者，在面对尼安德特人似兽的外貌时也感到困惑。一位著名的进化论者叫威廉·金（William Jing），爱尔兰戈尔韦女王学院的地质学教授，他对尼安德特人的外表尤其感到困惑——这一外表给他的暗示是，一种“思想和欲望……绝不会超出兽类水平”的生物。威廉·金建议把尼安德特人专门分成一类，叫穴居人（homo neanderthalensis），以便与给予人类的名称“智人”（homo sapiens）相区别。
尼安德特人真是进化论者所谓的空缺环节吗？赫胥黎，一位出色和好斗的进化论者，所谓“达尔文的斗犬”曾精辟地概括了进化论的主要观点。赫胥黎论证说，尽管这些头骨是迄今为止所发现的最接近猿的遗骸，但它不是来自介乎猿与人之间的生物。赫胥黎还论证说，决定性的因素是大脑容量，尼安德特人的颅容量几乎为最大的猿的两倍，处于现代人的范围之内。尼安德特人非常古老，近似于兽，但却是人。它不是那个空缺的环节。尼安德特人肯定非常原始，许多人不愿意看到这一点，但它却还不够原始，不足以充当猿和人的共同祖先。
在以后的年代里，世界范围内发现了更多这类奇特的人类化石，有男也有女。通俗出版物中的漫画迅速传播了这种蹒跚而行近似于兽的“猿人”形象，具有发达的下巴和眉脊，后来还成了低成本拍摄的好莱坞电影中的角色。即使在今天，它们的身上依然笼罩着神秘。后来的发现证明，第一批尼安德特人化石并不十分典型。科学家的结论是：许多骨头扭曲变形也许是由于关节炎。有一位人类学家认为，典型的尼安德特人如果穿上现代人的衣服，头上戴一顶帽子，走在今天车水马龙的街道上，不会招来行人的回头率。
然而，尼安德特人究竟与现代人是什么关系呢？现在估计，尼安德特人大约生活在距今350 000年至40 000年以前（甚至也许是30 000年以前）。多年来研究者曾相信，尼安德特人是我们直系祖先的一部分，但是最近更令人惊讶的化石证据表明，尼安德特人和智人（现代人）显然曾经生存于同一时代。他们与我们有什么关系？怎样和为什么尼安德特人竟消失了？是现代人把他们杀掉了吗？21世纪初发现的一些证据，甚至暗示有同类相残的行为。难道他们由于异种交配，已逐渐融入现代人基因库里？或者他们只是在生存斗争中失利，逐渐走向灭绝？
如今越来越明确的是，尼安德特人并不是空缺的环节。但是许多科学家，包括那位好怀疑的赫胥黎，都相信真正弥补空缺的化石证据可以找到。尽管当时化石证据缺乏，但后维多利亚女王时代的乐观主义依然深得人心。化石的形成过程充其量只能看做是一个随机过程，即使在今天也难以完全理解该过程。化石的形成是由于，在某些环境中，一株植物，或者一个昆虫，或者一根骨头，在死后没有分解成化合物。相反，它被掩埋了，并且逐渐被泥土中的矿物质所渗透，这些矿物质缓慢地以自己的分子代替遗骸中的分子，直到原来的有机体被石头替代和复制。这里的关键词是“在某些环境中”，这些环境是如此的罕见，以至只有微乎其微的骨头才会成为化石。
到了19世纪末，尽管大多数科学家已经转向进化论这一边，但分歧仍然存在，主要集中于人类如何和什么时候与他们的古代祖先相分离。达成共识的是，有三个基本属性可以看成是明显属于人类的特性，大脑的扩大、持续的直立行走以及小前牙与大后牙的排列方式，但同时仍有争论，针对哪一种属性最先出现。早期许多寻找所谓空缺环节的尝试都带有这一争论的影响。在尼安德特人首次披露之后大约30年间，没有发现新化石可用于确定到底什么时候人“变成人”，也没有发现任何标志性事件。
直立人
海克尔（Ernst Haeckel，1834—1919）是德国的进化论者和进化论的普及作家，他对听众的吸引力甚至超过杰出和雄辩的赫胥黎。但是，海克尔也常常令科学界感到尴尬，因为尽管他是一位超凡的演说家，他的公开讲演富有魅力，但他的研究和科学却是错误百出。海克尔论证说，人类最重要的特征是语言能力，如果空缺环节能够找到，它应该是处于人类刚刚学会讲话之前的某一进化点上。1868年，他出版了一本书，题名《自然创造史》（The History of Creation），这是最早一本完全拥护进化论的动物学教科书，其中他还给出了第一幅系谱树图。在海克尔看来，生命的进化从单细胞开始，经过22个台阶，最后是人，人高高站立于树梢上。当然，在今天的科学家看来，海克尔的“树”是高度误导的，因为它把人类看做是进化的最终“目标”，描述的是一条直接通往人类的进化道路。
海克尔然而，在海克尔的时代，他的著作激励了许多想要成为化石探求者的人，特别是因为海克尔预言人与猿之间的中间环节将会在系谱树上的第21层台阶发现。他甚至给这一中间生物起了一个名字，叫做“无语猿人”。更有甚者，他在书中和讲演中屡屡提及，他甚至知道在哪里可以找到它。海克尔相信，不会说话的猿人起源于一个古老的大陆，名叫莱默里亚大陆，后来沉入印度洋海底。他说，从这一“人类的摇篮”里，那不会说话的猿人最先散布到非洲、亚洲，然后到地球的其他地方。他宣称，有些地方，也许在东南亚，在婆罗洲或者爪哇，有可能发现这些著名的空缺环节。
海克尔本人没有去寻找他那无语猿人，而是鼓动学生和化石寻找者去做这件事。荷兰解剖学教师杜波伊斯（Eugene Dubois，1858—1940）就是其中的一位。出于对一成不变的教学生活的厌烦，他迷上了寻找空缺环节的设想，于是他向同事们宣布，他要离开阿姆斯特丹的教学岗位，追随海克尔的建议，动身到亚洲去追逐进化论大奖。由于他的探险没有得到经费支持，他应募参加了荷兰的东印度军队，答应参军8年，但是要按他的要求把他派到苏门答腊。1887年秋天，他带着妻子与小女儿起程。这是这位年轻的进化论者一生中的转折点。
由于在苏门答腊只需做些轻微的医务工作，杜波伊斯抓紧分分秒秒的空余探索这一地区的石灰石洞穴和采石场的堆积物，以便实现他那不可思议的目标。由于疟疾，他的身体变得虚弱不堪，于是，他设法说服荷兰的东印度政府免除他的军事义务，转而任命他掌管爪哇的古生物学调查。他筹备这一远征的速度是如此之快，以至人们猜测政府自始至终知道他的目的，事实上，接纳他服役、给他提供运输条件，甚至提供囚犯劳力，都是在隐秘资助他的行动。无论如何，在1890年3月，他出发去了爪哇，他长期梦寐以求的寻找空缺环节的远征终于可以启程了。
杜波伊斯发现他的第一块化石是在1891年，或者至少是他的囚犯劳力为他发现了这块化石。他的工人沿着索罗河费力地搜索层积的堤坝，终于找到了一块微小的颚骨碎片和一个臼齿。几个星期后又找到了一块颅顶骨，大约十个月后，在同一地点发现了一块股骨化石。牙齿像是黑猩猩的，颅顶骨的脑容量较小，有突出的眉脊，股骨虽然比现代人的更粗壮结实，却肯定是人骨，因为它显然已经具有习惯于直立行走的姿态。这是一个无足轻重的证据，但杜波伊斯却反复加以思考。颅顶骨对于猿来说过于大了，然而其脑容量却很小，而且具有眉脊。颚的小碎片没有提供足够的证据，不足以说明这个生物是否会说话，于是杜波伊斯无法运用海克尔的理论。但是股骨却很有分量。他确定，这些化石表明有一种小脑猿人，是用两条腿直立行走的。
他认为，他已经发现了空缺的环节！正如他在1894年写的：因为“这是一个类人的动物，显然在人与其最近的已知哺乳动物亲戚之间构成了这样一个环节，正如进化理论所假设的那样……”
由于他基本上以股骨作为证据，没有足够的颚骨来支持海克尔的论点，于是，他把他的化石称为“直立猿人”，而把海克尔的化石称为“无语猿人”，然后他把证据公之于科学界。
1895年，在莱顿召开的第三届动物学国际会议上，科学界成员对此情况极为重视，无论是乐意还是不乐意看到这一情况的人。几乎没人不同意，杜波伊斯的发现令人惊讶，又极具重要性。到此为止，化石人只发现了很少几例，任何更多的发现对于研究来说都具有重大价值。但是，很少有人认同杜波伊斯的论点，认为他确实发现了人与猿之间的中间环节。有些人，对原始发现的记录不全以及发现物缺少准确的时间和地点记载感到不安，由此质疑化石所代表的是否确是同一个体。有些人感到化石更像猿而不是人，还有人说它们更像人而不是猿。有些人理直气壮地认为，没有足够的化石证据对此作出评判。
当在其他会议上收到类似的祝贺（“好发现！”）和反对（“坏解释！”）时，杜波伊斯变得越来越失望和愤怒。他认定自己的解释是正确的，他已找到了空缺环节，只有忌妒或愚蠢才令那些人对此视而不见。他对自己的发现满怀激情，带着他的爪哇人（科学家开始这样叫它），从一个会议转到另一个会议，寻找知音。他用一个手提箱来安放化石，就好像它是可爱的宠物一样。但最后，他筋疲力尽，只好带着他的化石远离科学界。
杜波伊斯的故事没有一个幸福的结局。他的余生是这样度过的：隐居在一个远离科学界的地方，拒绝任何人再研究甚至看一眼他的宝贝——直立人化石。根据一则流行的传说，他甚至把化石藏匿在他家的地底下，偶尔拿出来自娱自乐。然而最后，当20世纪20年代和30年代在中国开始找到一系列令人惊奇的发现物时，杜波伊斯化石的真正性质才凸显出来。
中国的这些发现物后来就叫北京人，它的故事很离奇。20世纪20年代初，有一位名叫赫伯勒尔（K．A．Heberer）的德国博物学家得知中国的药店里卖过一种药，叫“龙骨”，磨成粉后用于民间医药。他非常好奇，开始遍访药店并考察各种骨头。在四处搜寻的过程中，他收集到90种以上的哺乳类动物化石和一颗牙齿化石，从中发现了标本，这些样品要么属于人类，要么属于猿类。
有关赫伯勒尔发现的消息很快传到世界各地那些热衷于寻找化石的人们的耳朵里，自从海克尔的“人类摇篮”理论流行以来，他们早就蜂拥进入中国各地。在以后的几年里，可以看到那些人竞相穿梭于商店、洞穴和山坡之间。
