Исследования Добржанского на эту тему отнюдь не сводились к теоретическим выкладкам. Совсем наоборот. Они включали в себя и многочисленные лабораторные эксперименты, и исследования природных популяций (в основном насекомых), и сочетание первого со вторым. Добржанский скрещивал мух дрозофил, изучал их географическую изменчивость и механизмы межвидовой изоляции, находя ко всему этому очень изящные подходы. Например, он реконструировал путь эволюции одного из видов дрозофил, проведя тщательное сравнение видимых под микроскопом хромосомных инверсий (инверсия — это мутация, при которой небольшой участок хромосомы переворачивается задом наперед). Все эти работы были трудоемки, но уж труда-то Добржанский не боялся.
Становление его как биолога проходило очень самостоятельно. Он не был самородком, выросшим вне традиций, — вовсе нет. Но каждую традицию, с которой приходилось встречаться, воспринимал критически, что-то отбирая в ней для себя, а от чего-то отказываясь. Если, например, Тимофеев-Ресовский был учеником Кольцова, а Стертевант — учеником Моргана, то Добржанского нельзя считать ничьим учеником вообще. Энтомологию, освоенную в Киевском университете, он рано оставил (уже в 27 лет считал ее не более чем «юношеским увлечением»). Учеником Филипченко его не назовешь, потому что у них всегда были принципиально разные взгляды на эволюционный процесс и на место классической генетики в биологии. Филипченко считал, что эволюция групп организмов рангом выше рода (макроэволюция) определяется особыми, негенетическими факторами; неудивительно, что с этой точки зрения роль генетики в понимании эволюции выглядела довольно скромной. Добржанский же полагал, что в эволюционном процессе «что наверху, то и внизу» и генетика может объяснить его полностью. Это убеждение определило его личную исследовательскую программу — никем не продиктованную, а собственную (он не стеснялся спорить с Филипченко, который был его покровителем и начальником и которого он очень уважал). Наконец, моргановскую генетику Добржанский изучил сам и в лабораторию Моргана прибыл уже сложившимся исследователем. Но и с «морганоидами» (как тогда неформально говаривали) он в конце концов разошелся во взглядах. Ученики Моргана, в частности Стертевант, стремились к экспериментальному изучению всеобщих механизмов наследования, мечтая добраться до физико-химической структуры гена (сходными вещами занимался в Берлине Тимофеев-Ресовский). Добржанскому же это было малоинтересно. Он предпочитал использовать генетику как инструмент исследования эволюционного процесса, протекающего в природе (Тимофеев-Ресовский занимался и этим, но вот тут Добржанский сделал гораздо больше). В общем, в научном плане это был настоящий
Важнейшим для Добржанского аспектом живой природы было внутривидовое разнообразие. Он прекрасно понимал, что изменчивость — источник любой эволюции. Но, кроме того, он понимал, что изменчивость — это парадоксальным образом еще и источник устойчивости. В любом биологическом виде скрыт «мобилизационный резерв» генетической изменчивости, обеспечивающий приспособляемость этого вида к меняющейся внешней среде. Первым, кто об этом догадался, был Сергей Сергеевич Четвериков (Добржанский у него толком не учился, но это не помешало ему отобрать для себя четвериковские идеи и потом всегда на них ссылаться: как говорил один великий писатель, у хорошей хозяйки ничего не пропадает). В результате к 1940-м годам в генетике сложились две гипотезы, по-разному описывавшие структуру популяций.
Разные формы одного гена, как известно, называются аллелями. Так вот, согласно так называемой классической гипотезе, связанной с именем Германа Меллера, в типичной природной популяции почти любой наугад взятый ген представлен у подавляющего большинства особей одним и тем же аллелем, который можно считать «нормальным». Необычные аллели редки, вредны и удаляются отбором. Добржанский же, основываясь на своих исследованиях, пришел к так называемой балансовой гипотезе, предполагающей, что в типичной природной популяции большинство генов представлено наборами из нескольких разных аллелей, частоты которых могут постоянно меняться. Термин «нормальный аллель» здесь просто теряет смысл.