Изучив огромный материал по зародышевому развитию губок, иглокожих, кишечнополостных, асцидий и других беспозвоночных, Мечников и Ковалевский пришли к выводам, позволившим обосновать идею единства происхождения всего органического мира. Продолжая эти работы, Мечников создал оригинальную теорию происхождения многоклеточных организмов, названную им теорией паренхимеллы, позже переименованной им в теорию фагоцителлы.
Согласно теории Мечникова, первичной формой организации всех живых существ являлась некая примитивная паренхимелла, уже, впрочем, обладавшая важной способностью к внутриклеточному перевариванию. В процессе эволюции часть клеток паренхимеллы разделилась на поверхностные, за счет которых осуществлялось движение, а часть – на внутренние, сохранившие способность к внутриклеточному перевариванию. Из последних со временем образовалась прямая кишка.
Теория Мечникова, несомненно, оказалась более обоснованной, чем общепринятая до того времени гипотеза гастреи немецкого биолога Э. Геккеля, который считал, что первичной формой многоклеточных мог быть некий организм, уже имевший первичную кишку. Подтверждение своим взглядам Мечников скоро нашел в открытом им необычном организме из группы червей планарий. Этот организм имел на месте кишечной полости сплошную массу клеток, переваривавших пищу. А открытый позднее исследователем С. Кентом особый жгутиковый колониальный организм по многим чертам строения совпадал с описанной Мечниковым гипотетической фагоцителлой.
Поработав в Геттингене у профессора Кеферштейна, а затем в Женеве, Мечников вернулся в Россию, где был избран доцентом Новороссийского университета. Однако в Одессе он работал недолго. Разрабатываемые им планы научных работ заставили Мечникова переехать в Петербург.
В Петербурге Мечников влюбился в племянницу известного профессора-ботаника Бекетова. К сожалению, она страдала тяжелой формой туберкулеза. «Двадцати трех лет я женился на девушке того же возраста, чахоточной в очень тяжелой степени, – писал позже Мечников. – Она была до того слаба, что ее нужно было внести на стуле в церковь, в которой мы венчались…»
Мечников очень любил жену.
Оставив научные исследования, приносившие лишь минимальный заработок, он стал браться за любую работу – за переводы научных трудов, лекции, частные уроки, лишь бы собрать нужную для поездки на юг сумму. Наконец, он ее собрал и повез жену на юг Италии. Там в крошечном приморском городке Специя она начала понемногу поправляться и Мечников вернулся к науке. Но скоро деньги закончились и перед Мечников встал очень серьезный выбор. Возвращение в Петербург, в сырой холодный климат, означало верную смерть жены, а жить дальше в Италии было совершенно не на что.
К счастью, как раз в это время в Новороссийском университете освободилось место профессора. Двадцатипятилетний Мечников получил нужную кафедру, но в результате обострения болезни его жена умерла.
С этой поры жизнь Мечникова была наполнена только работой.
В марте 1881 года в Петербурге члены революционного общества «Народная воля» убили царя Александра II. Политические процессы начались в Петербурге, в Москве, в Киеве. Докатились они и до Одессы. Когда студенты Новороссийского университета выступили против начавшихся погромов и все охватившего полицейского надзора, в ответ последовали аресты.
«…Одно время казалось даже, что науке суждено свить себе в России прочное гнездо, – с горечью писал Мечников, – и подобно тому, как для Франции характерно развитие математики и изящных искусств, для Англии и Северо-Американских Штатов – процветание прикладного знания, так для России, рядом с Германией, будет особенно характерно споспошествование науке вообще и естествознанию в частности. Но этим надеждам не суждено было осуществиться. После некоторого периода расцвета вскоре наступило значительное затишье, и только по временам стали всплывать отдельные таланты, способные двигать науку в России.
В то время как в высших сферах заявлялось открыто, что в России на кафедрах хорошие чиновники предпочтительнее самых выдающихся ученых, – со стороны молодежи обнаруживалось не меньшее пренебрежение к науке.
Не удивительно, что при таких условиях людям, всецело посвятившим себя научной деятельности, не оставалось ничего иного, как искать себе убежища вдали от среды, столь неблагоприятной для успехов науки».
В знак протеста против действий Министерства просвещения, в 1882 году Мечников покинул университет, продолжив начатые исследования на собственные средства. Работая в домашней лаборатории, он обнаружил внутриклеточное пищеварение в свободных, подвижных клетках соединительной ткани беспозвоночных. Это открытие стало очередным в долгом и ярком ряду тех наблюдений и мыслей, что привели Мечникова к учению о фагоцитозе – о способности особых блуждающих клеток активно захватывать и «пожирать» различные инородные тела, в том числе микробы.