Этим он и занялся в Одессе. Начал с изучения отношения различных составных частей крови к угольной кислоте, чтобы узнать, в каком состоянии она находится в крови. Но кровь слишком сложная жидкость для детального изучения, и, так как она представляет собой не что иное, как сложный солевой раствор, Сеченов для упрощения дела заменил ее более простыми растворами солей, способными вступать в химическое воздействие с углекислотой.

Почему он начал с угольной кислоты? Во-первых, потому, что ее более всего изучил при работе над своей диссертацией; во-вторых, потому, что угольная кислота и ее поведение в организме играют чрезвычайно важную роль для жизнедеятельности этого организма. В сутки человек выдыхает приблизительно восемьсот граммов углекислоты. Она образуется в результате окислительных процессов в тканях тела и оттуда попадает в кровь. Для того чтобы выходить затем через легкие в воздух, угольная кислота должна каким-то образом связываться с другими составными частями крови, потому что одного растворения ее в воде недостаточно. Как и с какими составными частями крови она вступает в связь — это и стал определять Сеченов при помощи своего абсорбциометра.

Уже в Одессе ему удается доказать громадное поглощение этого газа гемоглобином крови и измерить величину поглощения. Результаты были настолько неожиданны, что Гоппе-Зейлер, отлично знавший и ценивший Сеченова, услышав о них, все-таки усомнился. Но опыты Сеченова отличались безупречностью: было совершенно очевидно, что гемоглобин соединяется в капиллярах тела с образующейся в его тканях углекислотой и что он отдает ее в легочный воздух, когда на это непрочное соединение воздействует кислород. Стало быть, гемоглобин, о котором было известно, что он переносит по артериальной системе кислород, одновременно переносит по венозной системе углекислоту из тканей. И чем больше углекислоты образуется в тканях, как, например, при усиленной мышечной работе, тем большую роль в ее переносе играет гемоглобин.

Пять лет в Одессе и длинный ряд лет в Петербурге затратил Сеченов на эти опыты.

В первые месяцы пребывания в Новороссийском университете работа в лаборатории не отнимала еще много времени и внимания, и Сеченов с радостью уехал на рождество в Петербург, где Мария Александровна благополучно сдала в Медико-хирургической академии экзамены на право врачебной практики.

10 декабря она получила разрешение на медицинскую практику как доктор медицины, хирургии и акушерства, что значилось в дипломе Цюрихского университета.

Свидание супругов и на этот раз продолжалось недолго: в январе 1872 года Мария Александровна уехала в Вену специализироваться в глазных болезнях. Сеченов вернулся в Одессу.

За границей Марии Александровне жилось несладко. «Надоело шататься по белу свету, — писала она весной 1872 года из Вены В. О. Ковалевскому, — но делать нечего — надо выпить чашу премудрости до конца».

Видно, трудно давалась ей эта чаша! При всем ее мужестве и силе характера ее тянуло к дому, к семье, к настоящей семье, которую не надо было бы прятать. Она жила двойной жизнью: на людях держалась независимо, усвоив себе иронический тон в обращении, всем своим поведением показывала, что вполне довольна избранной ею участью. Наедине сама с собой чувствовала себя неуютно, неприкаянно, старалась не бывать в семейных домах, где больно ощущала разницу между своим положением и положением других женщин.