In diverse spedizioni fu compagno di viaggio di Alfred Russel Wallace, lo scienziato che come Darwin stava elaborando una sua teoria evolutiva convinto che le specie non fossero immutabili ma che potessero trasmutare.

La loro spedizione del 1848 nella foresta amazzonica li rese famosi. Da quel viaggio Bates fu capace di riportare a casa più di 14.000 specie (la maggior parte insetti) dei quali 8.000 erano esemplari che mai prima di allora erano stati osservati! Ma non è tutto. Durante questa spedizione, grazie alla sua capacità di osservazione, Bates si accorse che molte specie della sottofamiglia di Heliconiinae, alcune farfalle velenose, erano spesso accompagnate individui della famiglia Pieridae, degli imitatori, spesso indistinguibili dalle Heliconiinae, soprattutto durante il volo. Osservò inoltre che questi due gruppi avevano un areale sovrapposto nella foresta (frequentano le stesse zone).

Dettaglio dell'arnia dedicata a Bates © BUONO

Fu così che Bates ipotizzò la presenza di una specie modello e di una specie imitatrice gettando le basi del mimetismo. Secondo la sua ipotesi una specie più diffusa e velenosa per eventuali predatori (Heliconiinae, il modello) veniva imitata da una specie non velenosa e caratterizzata da un minor numero di individui (Pieridae, l’imitatore). In questo modo i predatori avrebbero imparato nel corso del tempo ad evitare la specie velenosa e di conseguenza non avrebbero cercato di mangiare la specie commestibile perché troppo somigliante al modello (velenoso).

Oltre che con le farfalle Bates potè osservare in altri animali il mimetismo Batesiano. Ad esempio tra i vertebrati è osservabile nel serpente Lamprooeltis triangulum, non velenoso, che imita il serpente corallo (Micrurus Fulvius).