В конце XIX в. университеты получили государственную поддержку специализации, не всегда находившую сторонников среди профессорской корпорации. Тем не менее в университетах вырабатывались различные учебные планы с возможностью специализации по зоологии и сравнительной анатомии, ботанике и другим естественно-научным дисциплинам. Более узкая специализация стала возможна благодаря переходу на предметную систему обучения в 1906 г. Двумя университетами без узкой специализации были Юрьевский и Варшавский, хотя в первом из них физико-математический факультет делился на четыре отделения – математическое, естественное, химическое и агрономическое, что само по себе давало возможность специализации.
Специализация занятий студентов была непосредственно связана с развитием науки и инициативами представителей профессорской корпорации в качестве носителей научного знания. Причем и в деле разделения физико-математических факультетов на отделения в 1830‑е гг., и в деле углубления специализации на естественных отделениях в 1860‑е гг. главную роль сыграл Санкт-Петербургский университет, который и в дальнейшем показывал себя сторонником узкой специализации. Это могло быть связано с отсутствием в этом университете медицинского факультета, в русле которого развивались многие биологические науки в других университетах. Например, физиология или гистология, не имевшие собственных кафедр на естественных отделениях некоторых университетов, в Петербургском университете находились именно на естественном отделении.
Важную роль для развития биологических наук на естественных отделениях сыграли изменения в учебном процессе. Именно переход от теоретического к практическому обучению ознаменовал успешную адаптацию идеи исследовательского университета, в котором образование неотделимо от науки. Реформирование учебного процесса в той или иной степени продолжалось на протяжении всего XIX в., однако наиболее критичными стали переход к курсовой системе обучения, завершившийся в 1820‑е гг., и внедрение практических занятий в качестве обязательного компонента обучения, закрепленное министерством в 1885 г. Все попытки перехода к предметной системе обучения и таким образом более свободная организация учебного процесса так и не увенчались успехом.
Во второй половине XIX в. в университетах широко распространились бывшие ранее эпизодическими и несистемными практические занятия. Это случилось благодаря массовым стажировкам профессорских стипендиатов в европейских университетах в конце 1850-х – 1860‑е гг. Вернувшиеся профессорские стипендиаты в большинстве своем были настроены на внедрение того порядка, к которому они привыкли в европейских научных центрах. Министерство на первых порах было нейтрально в отношении практических занятий, и только устав 1884 г., а точнее, появившиеся в 1885 г. правила закрепили обязательность практических занятий в университетском курсе. В 1890‑е гг. практические занятия стали орудием для удержания студентов от участия в беспорядках, что опосредованно повлияло не только на учебный процесс, но и стимулировало научные исследования.
Важно отметить, что именно зрелость образовательной системы, в общих чертах сложившейся к 1850‑м гг., сделала возможным «вторичный импорт науки», то есть успешную пересадку на российскую почву идей исследовательского университета, произведенную вернувшимися после научных стажировок профессорскими стипендиатами. Это обусловило развитие экспериментальной биологии на естественных отделениях и складывание научной базы в виде кабинетов и зарождавшихся лабораторий. Огромное значение имели практические занятия, которые позволили постепенно свернуть зарубежную подготовку научных кадров и перейти к их подготовке на базе российских университетов в последней трети XIX в.
Министерство народного просвещения всегда пыталось адаптировать университетскую систему под запросы государства, выбирая путь или мягкой модернизации, или жесткого контроля в зависимости от господствующего направления политики. Это привело к складыванию национальной системы образования и науки, которая, однако, испытывала трудности из‑за отсутствия у сменявших друг друга министров единой политики адаптации немецкой модели исследовательского университета в российских условиях, осложненных внутриполитическими и социальными процессами. Половинчатость реформ и длительные периоды контрреформ приводили к нестабильности высшей школы, что оказывало негативное влияние на учебный и научный процесс.