Успехи генетики и экологии устранили механоламаркистские представления о причинах эволюции. Это создало благоприятные условия для всесторонних исследований по естественному отбору.
В ходе экспериментальных работ была установлена высокая интенсивность естественного отбора, в десятки раз превышающая теоретические расчеты Р. Фишера (Дубинин, Соколов, Тиняков, 1937; Оленов, 1937; Гаузе, 19396, 19406; Гершензон, 1946).
Во многих работах было показано селективное значение мелких индивидуальных различий, составляющих основу для адаптивных преобразований популяций (Беляев, 1927; Гаузе, Смарагдова, 1939; Дубовский, 1941; Гершензон, 1946; Фолитарек, 1948, и др.). Благодаря изучению генетического полиморфизма популяций в тесной связи с экологическими условиями впервые было установлено, что полиморфизм создается и поддерживается естественным отбором (Гершензон, 1946; Дубинин, Тиняков, 1946в; Оленов, 1948). Одновременно проводилось изучение механизмов включения и закрепления мутаций в генофонд популяций. Отмечалось, что генотипическая гетерогенность популяций определяется не только интенсивностью мутагенеза, но и действием естественного отбора, который может благоприятствовать гетерозиготным особям.
Независимо от американского ученого С. Райта Н. П. Дубинин и Д. Д. Ромашов в 1931—1932 гг. выдвинули идею генетико-автоматических процессов, положившую начало дискуссиям об эволюционном значении случайных изменений в концентрации генов в малых изолированных популяциях.
Все эти пионерские исследования советских биологов на многие годы определили главные направления в изучении генетических механизмов действия естественного отбора. Они доказали достоверность выводов классического дарвинизма о естественном отборе как главной причине всего многообразия органических форм.
Большое значение имели также и экспериментальные работы М. М. Камшилова (1939б, 1941б, 1948) на Drosophila melanogaster, которые показали, что в ходе отбора меняются не отдельные признаки, а происходит перестройка всей системы корреляций онтогенеза.