Изучены механизмы и пути видообразования и дифференциации популяций на примере модельных групп позвоночных животных. Получены кариологические характеристики, в том числе первоописания кариотипов, более 150 видов позвоночных животных. Экспериментально доказан вклад хромосомных изменений в процесс видообразования. Выявлены особенности организации ядерной ДНК грызунов с различным характером кариотипической эволюции. Исследована геногеография маркерных белков для ряда видов грызунов. На основе применения комплекса генетических методов проведена таксономическая ревизия надвида домовая мышь и некоторых других групп млекопитающих, выяснена история формирования их ареалов. Исследовано несколько природных гибридных зон птиц, предложено новое объяснение феномена узких гибридных зон. Оценена генетическая опасность техногенных загрязнений среды в зонах экологического кризиса.