В 1881 г. Мечников ушел в отставку в знак протеста против репрессивных действий правительства начавшихся после убийства Александра II, он уезжает в Италию и поселяется в Мессине.
«В Мессине, – вспоминал Мечников позднее, – совершился перелом в моей научной жизни. До того зоолог, я сразу сделался патологом».
Главное открытие Мечникова, которое изменило ход всей его жизни, было связано с наблюдениями над личинками морской звезды. В 1882 г., изучая в Италии морские звезды, Мечников заметил, что их подвижные клетки окружают и поглощают чужеродные тела. Наблюдая под микроскопом за подвижными клетками (амебоцитами) личинки морской звезды, ученый открыл, что эти клетки, захватывающие и переваривающие органические частицы, не только участвуют в пищеварении, но и выполняют в организме защитную функцию. Это предположение Мечников подтвердил простым убедительным экспериментом. Введя в тело прозрачной личинки шип розы, он через некоторое время увидел, что амебоциты скопились вокруг занозы. Клетки либо поглощали, либо обволакивали инородные тела «вредных деятелей», попавшие в организм. Мечников эти клетки назвал фагоцитами, а само явление фагоцитозом, от греческого слова «фагейн» – «есть». И в следующем, 1883 г., Мечников сделал в Одессе доклад на съезде естествоиспытателей и врачей «О целебных силах организма».
Мечников обнаружил, что не только у морских звезд, но и у каждого живого организма есть эти особые защитные клетки-фагоциты, у человека ими являются лейкоциты – белые кровяные тельца. Опираясь на данное открытие, Мечников предложил рассматривать болезнь как борьбу между фагоцитами и болезнетворными микробами. Однако эта идея была настолько нетрадиционна, что вначале мало кто из ученых ее принял.
Но Мечников не первым заметил, что лейкоциты у животных и человека пожирают вторгшиеся чужеродные организмы, включая бактерии. Однако в то время ученые полагали, что этот процесс поглощения служит для того, чтобы распространять чужеродные вещества по организму через кровеносную систему. Мечников это мнение опроверг: лейкоциты, подобно фагоцитам, выполняют именно защитную или санитарную функцию в организмах.
В 1886 г. Мечников вернулся в Одессу, где возглавил созданную им совместно с Н.Ф. Гамалея первую в России и вторую в мире бактериологическую станцию, которая должна была заниматься изготовлением вакцин и прививок против бешенства, борьбой с саранчой и т. д. Однако недолго он выдержал многочисленные упреки в том, что у него нет медицинского образования. Из-за препятствий, чинившихся ему властями, Мечников отказался от заведования станцией. У него созрело решение покинуть Россию и искать пристанища за границей.
В 1887 г. Мечников выехал в Германию, а осенью 1888 г., по приглашению Луи Пастера, переехал в Париж и организовал в Пастеровском институте лабораторию. В течение последующих 28 лет Мечников работал там, исследуя фагоциты. Он писал многочисленные статьи в журналы, читал лекции по бактериологии в Пастеровском институте, популяризировал открытия института.
В последние годы своей научной деятельности Мечников пытался с позиций биолога и патолога создать «теорию ортобиоза, т. е. правильной жизни, основанную на изучении человеческой природы и на установлении средств к исправлению ее дисгармоний…». Считая, что старость и смерть наступают у человека преждевременно, Мечников особую роль в этом процессе отводил микробам кишечной флоры, отравляющим организм своими токсинами.
Мечников верил, что с помощью науки и культуры человек в состоянии преодолеть противоречия человеческой природы (в том числе и между ранним половым созреванием и возрастом вступления в брак) и подготовить себе счастливое существование. А при естественном переходе «инстинкта жизни» в «инстинкт смерти» и бесстрашный конец. Эти взгляды им изложены в книгах «Этюды о природе человека» (1903) и «Этюды оптимизма» (1907).
В «Этюдах о природе человека» Мечников доказывал, что для нормального пищеварения необходимо употреблять кисломолочные продукты, прежде всего простоквашу, заквашенную с помощью болгарской палочки. Мечников знал, что в Болгарии есть местности, где многие жители доживают до ста и более лет, и что они питаются в основном простоквашей. Отсюда он сделал вывод, что палочки молочной кислоты оказывают благотворное влияние на организм. Они уничтожают бактерии в пищеварительном тракте человека, защищают от самоотравления и тем обеспечивают долгую жизнь.
Мечников предложил и рецепт промышленного производства йогурта, но он не запатентовал свое изобретение и не получил за него никакого вознаграждения.
Если в молодости Мечников был глубоким пессимистом, то чем старше он становился, тем более жизнеутверждающим и радостным делалось его мироощущение. Свои философские взгляды Мечников изложил в тех же «Этюдах о природе человека» и «Этюдах оптимизма», а также в статье «Мировоззрение и медицина». Но религиозный и идеалистический строй мыслей и чувств был ему чужд. Неудивительно, что Мечников и Лев Толстой при их встрече в Ясной Поляне в 1909 г., широко освещавшейся русской прессой, по существу, не нашли общего языка.
Веря в безграничные возможности науки, «которая одна может вывести человечество на истинную дорогу», Мечников свое мировоззрение называл «рационализмом» («Сорок лет искания рационального мировоззрения», 1913). Мечников отвергал способность человека понять намерения природы, а тем более Бога: «Мы не можем постичь неведомого, его планов и намерений. Оставим же в стороне Природу и будем заниматься тем, что доступно человеческому уму».
По своим политическим убеждениям Мечников был либералом, противником всякого насилия. Он был знаком с А.И. Герценом, М.А. Бакуниным, П.Л. Лавровым, но не разделял их взглядов.
Лето Мечников обычно отдыхал на даче в Севре, а с 1903 г. переехал туда жить постоянно.
В 1908 г. Мечников совместно с немецким бактериологом Паулем Эрлихом был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине «за труды по иммунитету». В приветственном слове в честь его награждения отмечалось, что открытие Мечникова является крупнейшим достижением в области иммунологии после работ Эдварда Дженнера, Луи Пастера и Роберта Коха.
Скончался Илья Ильич Мечников после нескольких инфарктов миокарда в Париже 2(15) июля 1916 г., в возрасте семидесяти одного года.
Среди многочисленных наград и знаков отличия Мечникова медаль Лондонского Королевского общества и степень почетного доктора Кембриджского университета, он являлся членом Французской академии медицины и Шведского медицинского общества.
Урна с прахом Мечникова, согласно его воле, хранится в библиотеке Пастеровского института.
