«Удивительное превращение» ясно показало, что Мериан была превосходной художницей, но, пожалуй, в еще большей степени – что она была ученым, раздвигающим границы своей области. Она отличалась от других натуралистов того времени тем, что с особым интересом изучала жизнь и развитие насекомых, а также связывала воедино наблюдения за яйцами, личинками, куколками, взрослыми насекомыми и их кормовыми растениями. Другие ученые все еще придерживались статичного подхода к естественной истории, ориентированного на изучение собранных образцов. Например, во времена Мериан серьезным справочником считался «Театр насекомых» (Insectorum sive Minimorum Animalium Theatrum, 1634) Томаса Моффета. В нем приводились изображения гусениц, куколок и взрослых бабочек – но при этом каждая стадия описывалась в отдельной главе, без указания, какая гусеница превращается в какую взрослую особь. Такая структура справочника была далека от совершенства, так как большинство ученых того времени не имели представления о цикле развития насекомых от яйца до имаго и обратно к яйцу. Многие, по сути, все еще верили в спонтанное зарождение жизни. В знаменитых «Тринадцати книгах о естественной философии» (Thirteen Books of Natural Philosophy, 1660) Даниэль Сеннерт уверял читателя, что, хотя бабочки развиваются из гусениц, «опыт показывает, что такие черви и гусеницы рождаются из росы и дождя, окропляющего растения». Для натуралистов, которые не признавали непрерывности развития от яйца к личинке, от взрослого к яйцу, не было особой необходимости выстраивать исследования насекомых с учетом связей между этими стадиями.
Работа Мериан все перевернула. Она упорно трудилась: собирала яйца и гусениц, выращивала их, наблюдая, как они проходят все стадии развития на растениях, которыми они питались, и каждую из них тщательно зарисовывала вместе с кормовым растением. На многих ее картинах даже изображены паразитоидные осы и мухи, которые иногда появлялись из куколки вместо взрослой бабочки, которую она ожидала. Это ставило Мериан в тупик, и, хотя она упорно выступала против самопроизвольного зарождения гусениц и бабочек, до самого почтенного возраста она не исключала такой возможности для паразитоидов. Таким образом, рассуждения Мериан представляли собой значительный шаг вперед, хотя и не были полностью верными. Мериан была не единственной, кто выступал против доктрины самозарождения, ее скрупулезные наблюдения шли в ногу с экспериментами современников, таких как Ян Сваммердам и Франческо Реди, также накапливавших доводы против этой доктрины. Потребовалось еще 150 лет, чтобы новый взгляд стал считаться неоспоримым и подход Мериан к истории жизни насекомых превратился в общепринятый и перестал удивлять. Так обычно и происходит развитие науки: шаги вперед сопровождаются, а часто и омрачаются фальстартами и ошибками. Прогресс достигается совокупным трудом многих ученых, а не революционным переворотом, осуществляемым гениальным одиночкой, что случается крайне редко.
В 1680-е гг. Мериан была широко известна как художник и натуралист, и в середине этого десятилетия она в первый раз резко изменила свою жизнь. Оставив мужа, Якоба Граффа, она отправилась в Нидерланды, чтобы присоединиться к религиозной общине лабадистов в Виверде. Когда муж последовал за ней туда, она отказалась с ним видеться. Лабадисты основали колонии в Северной и Южной Америке, в том числе в Суринаме, и в коммуне Мериан впервые увидела тропических бабочек, которые впоследствии стали ее наваждением. Когда в 1691 г. коммуна распалась, вместо того чтобы вернуться на родину к мужу, Мериан переехала в Амстердам. Там она зарекомендовала себя как независимый и уважаемый член общества. У нее было все: удобный дом, доступ к заморским диковинам, образцы которых нескончаемым потоком поступали из дальних стран вместе с товарами, богатые и респектабельные покупатели ее работ, а также сообщество художников и ученых, к которому она принадлежала. Но этого ей было недостаточно. Ее не удовлетворяло то, как другие коллекционеры и натуралисты вырывали растения и животных из их экологического окружения, выращивая тропические растения в оранжереях, препарируя мертвые образцы и зарисовывая чучела птиц и наколотых на булавки бабочек. Мериан страстно желала работать с бабочками Нового Света так же, как и с более привычными ей европейскими насекомыми: наблюдать, описывать и зарисовывать живых насекомых, питающихся, растущих и развивающихся в природе. И в 1699 г. она в очередной раз начала все с чистого листа: уехала из Амстердама в голландскую колонию Суринам изучать насекомых и другую фауну южноамериканских тропических лесов. Она взяла с собой 21-летнюю дочь Доротею, оставив прежнюю жизнь позади.