金子变金矿——一场科学接力
1928年，苏格兰细菌学家亚历山大·弗莱明发现了青霉素，这个发现改变了历史进程。其实在弗莱明之前，AlmrothWright就已经发现了这个现象。
AlmrothWright是名内科医生，他在医院主要负责医院的细菌管理。20世纪最重大的进步就是德国医师、细菌学家Emil Adolf von Behring证实了注射抗毒素对白喉和破伤风的免疫作用（凭此他于1901年成为首次诺贝尔生理学医学奖的获得者）和俄国学者Metchnikoff对吞噬作用的研究，他们对免疫的最大贡献就是发现了机体抵抗疾病的自然防御能力。受此影响，在Almroth Wright的早期职业生涯中，他深信战胜细菌感染的唯一方法是通过免疫。
Wright早期跟随英国军队到了印度，然后去了南非，在南非的Boer战争期间预防伤寒热。尽管伤寒热在城市里通过良好的卫生条件就可以预防，但这些方法在战争中是不适用的，主要是由于不可能对废物进行及时有效的处理。Wright知道，伤寒热并不是肠感染，而是杆菌侵入血液致使患者死亡。Wright发明了通过培养伤寒杆菌产生疫苗的方法。在Boer战争期间，Wright被勉强同意给军队士兵接种伤寒疫苗。然而军队医疗权威人士更担心接种疫苗后的反应，这种不适从一天到几天不等，因此接种疫苗需离开战场。最终，伤寒疫苗的有效性得到了证实，该疫苗也得以继续在军队中使用。1902年， Wright重新回到了圣玛利亚医院，和一群年轻医生一起从事研究。为了治疗和预防疾病，他花了大量时间研究免疫和通过疫苗刺激免疫的技术。1907年，Wright建立了一个特殊的部门——细菌培养部，该部门主要生产和销售各种疫苗，从粉刺疫苗到肺炎疫苗。这是英国第一个个人临床研究机构。
亚历山大·弗莱明1881年出生在苏格兰的洛克菲尔德。在学校时，弗莱明非常优秀，当他进入伦敦圣玛利亚医院学习时，深受Wright的影响。1918年，他写道：有些物质能杀死微生物，并且注射到血液里中不会对人体产生危害，而且还能消除感染的细菌。1921年11月的一天他感冒了。当时他正在医院实验室工作，他的鼻粘液不小心滴了一滴到培养皿中，溶解了一些菌落。
于是，弗莱明在细菌浑浊溶液中加入了一些新鲜的鼻粘液。结果观察到了同样的现象。弗莱明于是发现了溶菌酶，一种天然存在于眼泪、鼻粘液和唾液里的抗菌剂。为了搜集更多的分泌物，扩大研究，弗莱明让他的同事、技术人员甚至是参观者都贡献眼泪。弗莱明将柠檬汁滴到他们的眼中，通过这种方法收集了大量眼泪。通过显微镜观察，弗莱明惊奇地发现，眼泪能使细菌变得肿胀和透明，然后消失。此外他还发现溶菌酶存在于许多动物和植物组织中，包括血液、牛奶和鸡蛋清。弗莱明意外地发现了人类液体中含有多种对抗细菌的成分，这也是人体防御系统的重要组成部分。不幸的是，溶菌酶在医学上很少使用，因为它更多的是对抗那些不致病的细菌。但是这个发现促使弗莱明开始寻找抗菌物质。弗莱明把溶菌酶的工作进展进行了汇报演讲。在演讲中弗莱明指出眼睛和唾液之所以不会感染是因为在眼泪和唾液中有能溶解细菌的物质。但弗莱明的听众对他的演讲毫无反应，也没有提出问题。1922年至1927年间弗莱明发表了5篇关于溶菌酶的文章，但是这些文章均没有引起医学界的关注。在医学史上，溶菌酶被视为一个历史性的发现，但这个发现在当时并没有引起医学界的任何关注。
盘尼西林的产生
在1970出版的《The Birth of Penicillin》一书中，盘尼西林被称为医学史上最伟大的发现。弗莱明的同事，细菌学家Ronald Hare详细描述了盘尼西林的发现过程。
弗莱明喜欢从鼻粘液、脓液、咽部和感染的皮肤取材培养细菌。他在表面皿中培养细菌，将表面皿放在工作台上，然后每隔几天就去看看细菌发生了什么变化。在培养过程中细菌会克隆，出现不同颜色的菌落。弗莱明研究在克隆过程中在不同环境因素下细菌颜色的变化是否表示不同的毒力。弗莱明眼睛识别能力特别好，也喜欢和细菌打交道，他会观察不同的菌落，例如葡萄球菌（Staphylococcus au reus）会产生金黄色的克隆菌落，粘质沙雷(氏)菌（Serratia）产生明亮的红色菌落，B.紫罗兰（B. violaceous）菌属产生紫罗兰色菌落等等。
1928年7月末的夏天，弗莱明把细菌培养基放在桌上就度假去了。之后恰好有9天的时间天气特别凉爽，于是青霉得以生长，而葡萄球菌则难以生长。然后气温上升，葡萄球菌开始生长，但这时青霉已产生了足够的青霉素来杀死周围的葡萄球菌了。9月3号弗莱明休假回来并没有注意到这个培养基有何异样，而是和其他被污染的培养基一起扔进消毒液中。刚好他以前的助手来访，弗莱明为了介绍自己的工作，给他看了几个细菌培养皿，顺手从准备消毒的一堆培养皿中拿了最上面的那个还没浸泡的来看，这才注意到这一个有些异样。如果弗莱明没有去度长假，如果污染其细菌培养的不是青霉，如果那一段时间的气温没有先凉后热，如果消毒液淹没了培养基，如果他的前同事不是刚好来访，这些环节只要有一个没有发生，这一切就都不会出现了。弗莱明发现的这种霉菌在显微镜下看来像刷子，所以弗莱明便叫它为“盘尼西林” (Penicillin 的原意是像刷子) 。
弗莱明将表面皿拿给他的同事看。他们认为这种现象是霉生产溶菌酶的例子。但弗莱明并不这样认为。他证实从霉中提取的黄色液体滴在金黄色葡萄球菌上会使菌在几个小时后死亡。他开始稀释提取液，证实即使稀释到1：800，仍有杀死细菌的能力，且不仅对金黄色葡萄球菌有效，对大多数革兰氏阳性菌都有效，包括链球菌、肺炎球菌、脑膜炎双球菌、淋球菌和白喉杆菌。但这种提取液对革兰氏阴性菌没有效果，而且不稳定，几个星期后就会失活。1929年，弗莱明将观察到的现象发表在《英国实验病理学期刊》，但当时并没人理会这个医学史上的重大发现。直到1938年弗莱明的发现才引起澳洲病理学家弗洛里（Howard Florey）和牛津大学生化学家钱恩（Ernst Boris Chain）的注意。
V.D. Allison后来总结弗莱明的贡献时开玩笑地提到，弗莱明发现青霉素归功于他不喜欢整理试验台。因为很多研究者都是把试验台收拾干净才离开，而弗莱明的工作台上总是堆满40～50个培养皿也不整理。其实弗莱明发现青霉素是因为他对一些奇怪和罕见的现象表现出极大的好奇心。伟大的发现需要天使的眷顾，但天使也只会眷顾那些有准备的科学头脑。
金子变金矿
霍华德·弗洛里
霍华德·弗洛里（Howard Florey）是一位病理学家兼生理学家。1935年，37岁的弗洛里被任命为牛津大学威廉邓恩病理学院的新董事。为了加强部门建设，弗洛里着手招募更有才能的跨学科研究人员。在当时这是一个很超前的想法。他招募了一名很有才能的生化学家——钱恩（Ernst Chain），29岁的纳粹德国的犹太难民。钱恩和弗洛里在个性和性格上有很大差异，但是他们之间关系融洽，工作上相互弥补知识上的缺陷。弗洛里相貌英俊，为人含蓄，做事干练，他对工作的热情经常被他含蓄的为人所掩盖。钱恩发型过时、胡子浓密，在外形上有些像爱因斯坦。钱恩为人热情，容易激动，经常和别人争论，他的这种热情很容易感染别人。钱恩的外号叫做米老鼠，因为他总是蹦来蹦去，是快乐的源泉。加入弗洛里团队的另一位生物化学家是诺曼希特利（Norman Heatley），他非常害羞，但绝顶聪明，对实验室设备设计和建设有很高的天赋，他能克服分析和生产上的许多问题。
所有这些人都很精明，但当没有幸运女神眷顾的时候他们的才华等于零。弗洛里和钱恩的发现是一个意外。弗洛里长期参与消化道黏膜的系统研究，在他发现肠道分泌物中存在溶菌酶后，他不知道他是否已经找到了造成肠道溃疡的原因。钱恩对细胞壁的化学作用很感兴趣。弗洛里要求钱恩进行相关研究，以确定溶菌酶如何裂解肠道细胞壁。在弗莱明对溶菌酶研究的基础上，钱恩研究发现溶菌酶是一种蛋白质，能摧毁细菌细胞壁，杀死细菌。这项开创性工作奠定了了解细菌细胞壁化学结构的基础。钱恩的发现没有产生任何直接的治疗进展，但是为抗菌剂成分与人体组织不相容提供了最有价值的证据。
1938年，弗洛里和钱恩决定深入研究其他天然抗菌化合物。他们恰巧看到了九年前出版的弗莱明关于盘尼西林的描述内容，于是想知道霉的提取液是否就是一种霉菌溶菌酶。钱恩相信详细研究青霉素如何裂解细菌细胞壁会提供很多有用的资料。钱恩在实验室里找到了弗莱明描述的霉。牛津实验室一直在培养盘尼西林霉（Penicillium notatum），用来防止培养皿污染。钱恩决定继续弗莱明关于盘尼西林的研究。钱恩当时的想法就是通过冷却结晶获得青霉素的稳定形式。无论是钱恩还是弗洛里都在考虑盘尼西林的医疗用途。所以在1938年，他们开始了分离纯化，而不再寻找其他新的抗菌药物。
钱恩和希特利的工作任务就是从青霉菌培养液提取足够量和纯度的材料。霉只有在氧气存在的条件下才会生长。霉的生长需要很大的面积才能保证使每一点霉都接触到空气。希特利借来16个已消毒的床上便盆，用营养素填充使霉得以在表面生长。1940年初，希特利收获了少量褐色粉末，并给2只小鼠注射，小鼠没有发生异常。在试验这件事情上他们运气不错。首先他们选择了小鼠，而不是豚鼠：青霉素对小鼠是无毒的，但对豚鼠毒性很大。其次，给小鼠注射的粉末有一种含量非常高的杂质；如果这种杂质对小鼠是有毒性的，他们可能就不会认为盘尼西林是安全的，可能也就停止了研究。最后钱恩和弗洛里注意到接受注射的小鼠尿液呈现深褐色，提示盘尼西林以原型从尿液中排泄。这不仅意味着盘尼西林在体内并没有被破坏，而且可以通过任何液体渗透感染部位。该小组第一时间充分认识到盘尼西林的特殊抗菌作用。此外，他们发现即使青霉素的浓度稀释到百万分之一也能阻止细菌生长。在意识到青霉素的治疗潜力之后，研究小组开始进行全面的动物实验。1940年5月25日，弗洛里、钱恩和希特利进行了一项开创性的实验。他们选择8只感染了致命剂量链球菌的小鼠，其中4只注射青霉素，另外4只不注射青霉素。希特利兴奋地留在实验室过夜。到早晨，没有注射青霉素的小鼠全部死亡，注射青霉素的小鼠有3只存活了下来。
1940年8月，弗洛里和钱恩第一篇关于“青霉素是一种化学治疗药物”的文章发表在《柳叶刀》杂志上。《柳叶刀》的编辑意识到这是一个划时代的发现，在不列颠之战开始前两个星期印刷出版。这篇文章很简单，只有两页介绍，但在接下来的两年里，弗洛里把他的时间和精力都用在了推广青霉素上，他力图说服更多的人相信这是20世纪最伟大的发现。
磺胺类药物已被证明无毒，但磺胺类药物有其缺陷。在战争时期，需要更强大的抗菌药物。弗洛里的实验结果证明，他们得到的青霉素稀释三千万倍仍然有效。青霉素的抗菌作用比当时最厉害的磺胺类药物还要大9倍，比弗莱明当初提纯的青霉素粉末有效率高一千倍，而且没有明显的毒性。
弗洛里决定扩大经营生产规模，生产更多的青霉素供临床试验。在1941年2月到6月间进行的临床试验证实了原来的动物实验结果：青霉素比任何已知的抗生素更有效、更安全。青霉素治疗的第一个病人是一名43岁的牛津大学警察，阿尔贝亚历山大。他在刮胡子的时候刮破嘴角，感染了金黄色葡萄球菌和链球菌，引起了败血症。他的左眼也受到感染，脸上、头皮、胳膊多处化脓，不久于人事。磺胺药物对他无效。当时他只能尝试没有经过提纯的青霉素。这名警察在经过青霉素治疗后，病情大为改善，但青霉素用完后，患者病情复发，没多久就死亡了。弗洛里意识到要使青霉素能够大量生产才能挽救更多的生命。
1941年夏，4个孩子感染了链球菌、金黄色葡萄球菌，病情严重。经过青霉素治疗4个孩子全部痊愈。青霉素没有严重的副作用，而且不会像磺胺一样有肾毒性。他们将青霉素的治疗结果发表在《柳叶刀》杂志上，题目为“对青霉素的进一步观察”。这开启了青霉素的抗生素时代。
青霉素开始应用的时代正处于战争时期。由于战时的英国不能供应充足的资源，弗洛里于1941年6月前往美国。经过与美国科学家们的共同努力，终于制成了以玉米汁为培养基，在24℃的温度下进行生产的设备。用它提炼出的青霉素，纯度高、产量大，从而很快开始了在临床上的广泛应用，一些传染病的死亡率大大下降，无数人的生命得到了拯救。
在美国的临床应用证明了青霉素的神奇作用。1942年初，奥格登米勒夫人已经在耶鲁大学医院住院1个月，因为流产引起的败血症，她已处于濒死状态，出现谵妄症状，体表温度已经接近华氏107度。医生们用尽各种方法，包括用磺胺类药物、血液置换和外科手术，但均无效果。绝望之时应用了默克公司提供的小剂量青霉素进行治疗。结果青霉素的疗效让人称奇，很快奥格登米勒夫人就痊愈了。据报道米勒夫人活到了90岁。到1943年春为止，200多例患者接受了青霉素的治疗。此后不久，青霉素被美国武装部医疗队所接受，在第二次世界大战中成为一个决定性因素。1944年6月诺曼底登录之时，美国默克制药公司、施贵宝，特别是辉瑞制药，每个月生产1300亿单位的青霉素，足够治疗4万受伤的士兵。
英国制药公司每月只能够生产几千万单位的青霉素。和美国相比这个生产数量微乎其微。钱恩希望申请青霉素的专利保护，但英国法律没有涉及天然产品的专利，只有生产过程中使用的各种创新可受专利保护。医疗研究理事会和英国皇家学会反对钱恩申请专利的想法，理由是将救命的药品申请专利是不道德的。在美国就没有这样的专利疑虑，青霉素成为一个巨大的商业，并成为美国制药公司的一个主要支撑药品。到1979年，青霉素的销售额高达10亿美元。1941年，英国不得不向美国支付数百万美元，在得到许可的条件下才能利用美国发明的培养方法。随着战争的结束，1945年3月，青霉素开始商业销售。肺炎、梅毒、淋病、白喉、伤口感染和分娩感染，这些致命的疾病可以治愈了。由细菌感染引起的死亡人数急剧下降。
弗莱明成为一个神话
关于青霉素还有一个故事。1942年8月，弗莱明的一个朋友在圣玛丽医院感染了链球菌，引起脑膜炎，面临死亡。弗莱明打电话给弗洛里问有没有机会用他的青霉素。弗洛里来到伦敦，把所有可用的药品给了弗莱明。弗莱明给他的朋友进行静脉注射青霉素。但随后弗莱明发现青霉素并没有进入大脑，不能杀死病菌。弗莱明勇敢地给他的朋友进行了脊椎穿刺。在这之前这种给药途径从未用于人类。经过治疗该名男子获救了。纽约时报报道了这个故事。弗莱明的启蒙导师Almroth Wright给纽约时报写了一封信，在信中称赞了弗莱明的发现。
为表彰弗莱明等人为人类作出的杰出贡献，1945年的诺贝尔生理学或医学奖授予了弗莱明、弗洛里和钱恩三人。由于希特利法国诺曼底人的身份，直到1990年牛津大学才给了他名誉博士学位。从印度到南北美洲的各国政府和学术机构纷纷公开授予弗莱明各种荣誉称号。1955年 3月，弗莱明死于心脏病。全世界人民对于弗莱明的逝世进行了哀悼，为了表彰弗莱明对人类的巨大贡献，弗莱明被葬于伦敦圣保罗教堂，在他的旁边葬着英国海军上将纳尔逊、1815年在滑铁卢大败拿破仑的威灵顿将军和英国科学家和建筑师克里斯托弗·列恩。