Углубление познания, проникновение его на уровень «элементарных образований» выражается в обнаружении и исследовании современной биологией таких объектов, как вирусы и гены, рибосомы и митохондрии, мембраны, в установлении физического и химического строения важнейших органических полимеров, в изучении тонкой структуры клетки и механизмов ее функционирования. Важным следствием этого процесса является усиление роли математики и кибернетики в развитии генетики, физиологии, биохимии, эволюционной теории и других отраслей биологии. На этой основе формируется математическая биология.
Существенным изменениям в биологии подвергается и понятие об элементе и элементарном. В настоящее время в биологической науке преодолевается взгляд на организм (индивид) как единственно реальную форму существования живого, в котором клетка играет роль своеобразного «атома живого». Современная биология исходит из того, что первичными и основными формами жизни, возникшими и развивающимися не на основе отдельного изолированного организма, а одновременно с ним, являются популяции, виды, биоценозы, биосфера в целом. Организмы эволюционируют не сами по себе, а как компоненты более сложных биологических систем — видов, биоценозов и биосферы.
В XX в. было показано, что элементарной эволюционирующей единицей является популяция (работы С. С. Четверикова, Н. П. Дубинина, Дж. Б. С. Холдейна, Р. Фишера, С. Райта, И. И. Шмальгаузена). Эволюционный процесс, хотя и базируется на наследственных изменениях отдельных особей (мутациях), но не сводится к ним, а включает в себя накопление мутаций в популяции, их комбинирование и адаптивную перестройку наследственной структуры популяции в целом, происходящую под контролем естественного отбора. Преобразование популяций в ходе эволюционного процесса нельзя понять вне их связи с более простыми по сравнению с ними (организменным, клеточным, молекулярным) и более сложными (биоценотическим, биосферным) уровнями организации жизни. Элементарный цикл эволюционных преобразований популяции осуществляется в биогеоценозе, одним из существенных компонентов которого она является.
Таким образом, в понимании филогенетического развития происходит переход от организмоцентрического (типологического) подхода к популяционному. Значение и последствия такого перехода в полной мере осознают еще не все исследователи. В связи с этим филогенез в биологии начинает рассматриваться как качественно особый тип развития, несводимый к сумме онтогенезов особей последовательных поколений.
Сложная структура «элементарных» образований в биологии, различных их уровней, своеобразие законов их функционирования и развития требуют уточнения самого понятия об элементе, простоту которого следует понимать не абсолютно, а относительно изучаемой целостной саморазвивающейся системы. Популяция — элементарная единица эволюционного процесса и элемент биоценоза. В то же время она является сложной системой, обладающей определенной структурой, функционированием и способностью к эволюции. Аналогично обстоит дело и с другими «элементарными» образованиями в живой природе.
Другим следствием рассматриваемой тенденции развития современной биологии было обнаружение огромного многообразия в мире самих «элементов» (открытие универсального характера полиморфизма на всех уровнях организации живого).
Обращение к исследованию отдельных «элементарных» образований живых систем различной степени сложности в целом свидетельствует о прогрессе научного знания, проникновении науки во все более глубокие сущности жизни. Вместе с тем эта тенденция, связанная преимущественно с аналитическими методами, способствует порождению и некоторых односторонних представлений, к числу которых следует отнести идеи о полной сводимости закономерностей и качеств той или иной органической системы к закономерностям и качествам составляющих ее элементов. Так, на фоне больших успехов биохимии, биофизики и молекулярной биологии в 50 — 60-х годах появились концепции о полимерной органической молекуле (ДНК, РНК, белка) как носителе элементарной формы жизни.