Avendo provato che il ruolo svolto dai fagociti consiste non solo nella battaglia contro i microbi, ma anche nella distruzione di tutte le cellule indebolite dell'organismo e che le atrofie non sono nient'altro che l'assorbimento di elementi cellulari da parte dei fagociti stessi, suppose che le atrofie senili avessero la stessa origine. Dimostrò che la causa principale è l'avvelenamento cronico delle cellule da parte delle tossine prodotte dai microbi nell'intestino. Individuò nell'assunzione del latte acido la cura per la vecchiaia, in quanto Mečnikov sosteneva che essa fosse una malattia al pari delle altre e che solo grazie al progresso della scienza poteva essere curata. Osservando il latte acido al microscopio, Il'ja scoprì che l'acidità che impediva la putrefazione della flora intestinale poteva ricercarsi in un bacillo che chiamò Lactobacillus bulgaricus, in onore degli abitanti della Bulgaria conosciuti per la loro longevità, dovuta probabilmente al grande uso che facevano di latte acido.