Проблема филогенетических преобразований органов была сформулирована и рассмотрена с позиций теории естественного отбора Ч. Дарвином.
В 1875 г. А. Дорн обосновал принцип смены функций; в 1886 г. Н. Клейненберг установил принцип субституции органов; Л. Плате выдвинул в 1912 г. принцип расширения функций и в 1924 г. принцип интенсификации функций, а Д. М. Федотов в 1925 г. — принцип физиологической субституции.
Познание форм эволюционного преобразования органов подвигалось медленно. На протяжении полувека внимание морфологов было направлено преимущественно на выяснение генеалогических вопросов, отсутствовала ясная постановка задачи познания закономерностей филогенеза. Только с возникновением эволюционной морфологии проблема способов преобразования впервые становится целью конкретных исследований и начинает рассматриваться как часть более общей проблемы морфологических закономерностей эволюции.
Впервые рассмотрев проблему в целом, А. Я. Северцов определил принципы (тип) филогенетического изменения органов, создал их классификацию, обогатив ее рядом новых принципов и, наконец, связал учение о типах филогенетических изменений органов с теорией филэмбриогенеза, учением о главных направлениях эволюции и в конечном счете — с теорией естественного отбора. При этом Северцов опирался на широкий биологический подход, стремясь за морфологическими изменениями органов усмотреть их физиологическую сущность. Анатомическое изменение органа расценивалось им как способ развития активной функции в полезном для организма направлении. На морфологическое изменение органа он смотрел как на явление, за которым стояло усовершенствование функции, способствующее выживанию организма в борьбе за существование и процветанию вида. В основе представления Северцова о типах филогенетических изменений органов лежало представление о мультифункциональности органа.
В филогенезе главная функция может испытывать количественные и качественные изменения. Филогенетические изменения органов могут приводить к количественному усилению главной функции, но оставлять ее при этом качественно неизменной или же затрагивать качественную сторону главной функции. К количественному изменению главной функции ведут интенсификация функций, фиксация фаз, выпадение промежуточных функций, субституция органов, физиологическая субституция и уменьшение числа функций. К качественному изменению главной функции ведут расширение, смена, субституция, активация, иммобилизация, симиляция функций и физиологическое разделение органов или функций.