Fu estremamente importante, poiché costituiva una prova concreta dell'esistenza di una connessione genetica tra animali inferiori e superiori. I suoi studi furono interrotti da un problema agli occhi, dovuto ad un eccessivo lavoro e dal colera che infuriò a Napoli nel 1865. Così fu costretto a lasciare l'Italia e a sottoporsi ad un riposo forzato per recuperare la vista che stava perdendo. Dopo aver effettuato altre ricerche in giro per l'Europa, ritornò in Russia nel 1867, anno in cui, avendo l'Università di Odessa accettato la sua domanda, divenne insegnante di zoologia. Fu molto ammirato dai suoi studenti, alcuni anche più grandi di lui, considerando che Il'ja aveva appena ventidue anni. Non rimase a lungo lì poiché, a causa del suo temperamento impulsivo e irritabile, si inimicò persone emergenti all'interno dell'università e fu costretto a lasciare Odessa. Fu in quel momento, più che mai, che sentì il forte bisogno di una compagna che lo incoraggiasse e condividesse i suoi interessi.