Поскольку микроорганизмы почвы вырабатывают такие сложные продукты, как ферменты, роль этих организмов нельзя сводить только к участию в разложении отмерших остатков высших растений и животных. Несомненно, бактерии и грибы не только разлагают готовые органические вещества, но и, питаясь простыми продуктами этого разложения, вновь синтезируют в почве новые вещества. Почвенный перегной, или гумус, таким образом, не является только результатом разложения органических веществ, но и содержит в себе продукты грибного и микробного синтеза в почве — вот какой важный взгляд высказывает Костычев.
Он устанавливает, что некоторые микроорганизмы при питании минеральными веществами могут переводить их в форму очень сложных органических соединений. Так обстоит дело, например, с фосфором. В каждой почве содержится не только минеральный, но и органический фосфор. Вот когда было получено точное объяснение тех неудач, которые постигли Грандо при его опытах по растворению фосфора в аммиачных соединениях: фосфор, входящий в состав органических веществ, нерастворим в аммиаке.
Бактерии и грибы потребляют в процессе своей жизнедеятельности не только фосфор, но и азот. В состав их тела всегда входят белки, а для синтеза белков необходим азот. Поэтому микроорганизмы, разлагая белки, в готовом виде попадающие в почву, сами создают новые белки. «При всяком процессе разложения с участием низших организмов, — писал Костычев, — распадение белковых веществ, несомненно, сопровождается синтезом их». Это представление о единстве двух противоположных процессов, происходящих в почве, было для того времени настолько новым, что Костычев считал нужным особенно резко подчеркнуть отличие своих взглядов от господствующего мнения. «Мы должны, — указывал он, — внести некоторые поправки в наши представления о роли низших организмов в почве; обыкновенно мы представляем их себе как деятелей разложения и считаем их образователями питательных веществ для наших культурных и других высших растений. Сообщенные мною факты и соображения показывают, что низшие организмы сами могут потреблять простейшие азотистые соединения для образования из них сложных (белковых) веществ, то-есть в этих случаях они являются конкурентами высших растений и могут представлять существенную помеху для хорошего произрастания растений». Понятно, что это открытие изменяло существующие представления об условиях питания растений и объясняло, почему но многих случаях от внесения удобрений не произошло увеличения урожая: удобрения были поглощены микроорганизмами.