Продовжуючи дослідження в галузі порівняльної ембріології, він, зокрема, висловив свою теорію «паренхімелли», що є істотним етапом у розвитку вчення про походження багатоклітинних тварин. Відповідно до цієї теорії, багатоклітинні тварини походять від вимерлого предка — істоти, в будові якого були лише дві частини: шар зовнішніх клітин і внутрішня частина, що складалася з суцільної маси клітин, здатних захоплювати і перетравлювати харчові частинки, — «паренхіма». Об'єкт досліджень Мечников назвав «паренхімеллою», а пізніше — «фагоцителлою».