Ко времени возвращения в Россию в 1867 году И. И. Мечников, совсем еще молодой ученый, успел сделать очень много.
Изучив развитие головоногих моллюсков, он впервые совершенно точно установил у беспозвоночных наличие в эмбриональном развитии трех зародышевых листков, хорошо известных и изученных у позвоночных животных. Этим было получено доказательство единства развития позвоночных и беспозвоночных животных. Работа о развитии головоногих стала его магистерской диссертацией, которую он защитил в Петербургском университете.