Несмотря на громадное значение данных генетики для теории естественного отбора, одна генетика сама по себе не могла бы стать основой современной формы дарвинизма.
Для дальнейшей разработки теории естественного отбора необходимо было привлечь другие отрасли биологии, и прежде всего экологию и биоценологию, так как процессы борьбы за существование и естественного отбора по сути дела экологические и биоце-нотические. С начала 30-х годов стало стремительно возрастать количество работ, посвященных исследованию естественного отбора. Одним из основных методов исследований эффективности отбора стал анализ комплексных защитных приспособлений (формы тела, окраски, поведения и пр.). Наличие таких приспособлений не могло быть объяснено ни прямым влиянием среды, ни упражнением или неупражнением органов, ни единичной мутацией. Становление защитных приспособлений могло быть обусловлено только сложным взаимоотношением хищников и жертв, в котором первые выступают в роли браковщика вторых. В 30—40-х годах Г. Котт установил особый класс «разбитых окрасок» животных и доказал, что такие окраски могли развиться под отбирающим давлением хищников, зрение которых и было непосредственным агентом элиминации животных, наиболее заметных на фоне местности.
Много опытов было посвящено моделированию отдельных звеньев процесса отбора. Так, например, Г. Мольман (Muhlmann, 1934) изучал способность птиц к восприятию различий между личинками насекомых по окраске и вкусу. В опытах Г. Мостлера (Mostler, 1937) была доказана эффективность подражания по окраске съедобных двукрылых насекомых осам, пчелам и шмелям. Многократно проверялась и эффективность подражания пауков муравьям (П. Пальмгрен, Г. Алквпст). Десятками подобных работ было показано, что все типы окрасок возникли, поддерживаются и совершенствуются путем отбора.
Долгое время шел спор о причинах повышения устойчивости организмов к неблагоприятным факторам. До 30-х годов приводились данные как в пользу селективного механизма этого процесса, так и в пользу механо-ламаркистской идеи «привыкания» (прямого приспособления). Одной из первых работ, обосновавшей селективный механизм выработки резистентности, была работа Г. Квейла (Quayle, 1938), доказавшая выживание тех мутантов щитовок, которые устойчивы к действию цианистого водорода. В дальнейшем было получено значительное усиление ядоустойчивости, достигнутое неоднократным отбором мутантов, эффект которых суммировался путем многократного отбора (К. Ашер, Г. Эдди, М. Коле). Селективный механизм повышения устойчивости к любому фактору в настоящее время доказан. В опровержении механоламаркистских объяснений выработки адаптаций у микроорганизмов особо важную роль сыграли работы М. Дельбрюка и С. Луриа (Luria, Delbruck, 1943), вскрывших селективный механизм выработки устойчивости кишечной палочки к бактериофагу и действию ультрафиолетовых лучей, а также Дж.и Э. Ледерберг (Lederberg, Lederberg, 1952), предложивших методику для выделения мутантов из колонии, преадаптированных к условиям, которым не подвергалась данная колония.