Химическая дифференциация живого вещества, по Виноградову, связана прежде всего с приспособлением жизни к различным геохимическим средам (1944).
Переход морских форм в пресноводные бассейны, а тем более их выход на сушу он считал наиболее крупными событиями в эволюции химического состава организмов. Поэтому сильные различия в химическом составе в пределах отдельных царств наблюдаются между таксонами, обитающими в морских и наземных сообществах. Этот вывод хорошо согласуется с последними сводками по сравнительному содержанию элементов в организмах (Bowen, 1966).
Собранный Виноградовым материал свидетельствовал о том, что химические особенности отдельных регионов биосферы накладывают глубокий отпечаток па химический состав их обитателей, вызывая далеко идущую конвергенцию по этому признаку в филогенетически различных таксонах. Он считал необходимым исследовать механизм, вызывающий сходный эффект у сильно различающихся групп, но проживающих в одинаковой химической среде. В то же время Виноградов был далек от механоламаркистских представлений. Он подчеркивал, что влияние геохимических факторов на эволюцию организмов было всегда опосредовано совокупностью регуляторных механизмов, контролирующих и направляющих химические взаимодействия организмов и среды.
Эти механизмы были выработаны в филогенезе под воздействием естественного отбора и обеспечивают стабильность химического состава организмов. Виноградов впервые показал, что возрастание стабильности химического состава организмов является одной из закономерностей прогрессивной эволюции, особенно ярко проявившейся в филогенезе животных с их кровеносной системой и нейрогуморальной регуляцией. Вероятно, эта стабилизация является следствием общей тенденции прогрессивной эволюции к выработке защитных механизмов индивидуального развития и усовершенствования аппарата его регуляции (Машковцев, 1936; Шмальгаузен, 1938).