Из работ Мечникова по эмбриологии
наибольшую известность получили его исследования губок, медуз и других низших многоклеточных. Именно с этими формами были связаны последующие обобщения Мечникова. Важнейшим фактом для этих обобщений послужило его доказательство существования внутриклеточного пищеварения у беспозвоночных животных. Клетки, способные к такому пищеварению, были названы Мечниковым фагоцитами или пожирателями.
Открытие явления фагоцитоза имело важное значение для дальнейших исследований Мечникова. Он говорил: «Совершился перелом в моей научной жизни. До этого зоолог — я сразу сделался патологом. Я попал на новую дорогу, которая сделалась главным содержанием моей последующей деятельности».
В экспериментах с морскими губками и личинками морской звезды Мечников всегда находил специальные клетки, которые выполняли пищеварительную функцию. Введя в тело прозрачной личинки морской звезды порошок кармина, он заметил, что блуждающие клетки фагоцитировали кармин. В одном из экспериментов Мечников увидел, как явление фагоцитоза используется организмом и в качестве защитной функции. Вот что говорил по этому поводу ученый: «Я сказал себе, что если мое предположение справедливо, то заноза, вставленная в тело личинки морской звезды, не имеющей ни сосудистой, ни нервной системы, должна в короткое время окружиться налезшими на нее подвижными клетками, подобно тому, как это наблюдается у человека, занозившего палец... Я сорвал несколько шипов с розового куста и тотчас же вставил их под кожу великолепных, прозрачных, как вода, личинок морской звезды. Я, разумеется, всю ночь волновался в ожидании результата и на другой день, рано утром, с радостью констатировал удачу опыта. Этот последний и составил основу теории фагоцитов, разработке которой были посвящены последующие двадцать пять лет моей жизни».