Ковалевский скептически отнесся к теории Геккеля.

В свое время, заявил Геккель, на Земле существовал организм, похожий на гаструлу. Этого гипотетического предка всех многоклеточных Геккель назвал гастреей. Увлекающийся немецкий ученый пошел дальше — он предположил, что подобные гастреи живут в морях и в наши дни. Уже было готово и название этим фантастическим животным — «гастреады».

Опираясь на собственные исследования, Илья Ильич твердо установил, что есть более простая стадия зародышевого развития, чем гаструла. На губках и медузах, на развитии их зародышей он показал, что существует стадия развития, когда зародыш похож на овальный мешочек, состоящий из клеток эктодермы, наполненный плотной массой клеток энтодермы, или, как говорил Мечников, клеток паренхимы. Стадия же гаструлы в эволюционном развитии появилась значительно позже.

Илья Ильич доказывал, что может существовать низшее многоклеточное животное, соответствующее открытой им стадии зародышевого развития.

Открытую стадию зародышевого развития Мечников назвал паренхимулой, или фагоцителлой, вследствие того, что клетки внутреннего слоя способны захватывать (фагоцитировать) и переваривать пищу. Любопытно, что эта примитивнейшая форма многоклеточных представляет аналогию с некоторыми формами простейших, колонии которых состоят из клеток двух видов: наружный слой, соответствующий эктодерме, состоит из жгутиковых клеток; внутренний — из амебовидных клеток, в то же время являющихся фагоцитами. Такие колонии животных были действительно открыты как бы в подтверждение гипотезы Мечникова.

Александр Ковалевский и Илья Мечников собирали много лет материал для теории зародышевых пластов. В серии работ они показали, что большинству животных свойственны три зародышевых пласта. Исключениями являются простейшие (но это одноклеточные животные, здесь не может быть и речи о пластах), губки (у них только два пласта) и кишечнополостные (два пласта, но внутренний пласт уже несет в себе зачатки третьего пласта). Эти исключения не подрывают теории зародышевых пластов: третий пласт — новое качество, приобретенное на пути эволюционного развития, и вполне понятно, что его нет у низших групп. Открытие трех зародышевых пластов и у ракообразных, паукообразных, насекомых имело огромное значение: идея единства способов закладки органов во всех типах животного мира (начиная с кишечнополостных) получила блестящее подтверждение.

Попытки Вейсмана и других антидарвинистов выделить насекомых в особую, непохожую по своему развитию на других животных, группу не имели успеха. Общий закон эмбрионального развития многоклеточных животных, наличие в процессе роста зародыша трех зародышевых листков был распространен Мечниковым и на насекомых.

Еще большее значение, чем многочисленные конкретные открытия, имело то общее эволюционное дарвинистское направление, которое Мечников и Ковалевский придали развитию эмбриологии. Дарвин считал сравнительную эмбриологию одним из самых серьезных доказательств своей эволюционной теории наряду с палеонтологией («геологическая летопись», которая сохранилась, к сожалению, далеко не полностью), сравнительной анатомией и физиологией, географическим распределением организмов и так далее. Это видно из «Автобиографии» Дарвина, в которой он пишет: «За время, что я был занят своим «Происхождением видов», ничто не доставило мне такого глубокого удовлетворения, как объяснение замечаемого во многих классах значительного различия между зародышем и развитым животным, при полном почти сходстве зародышей у всех представителей того же класса».