微生物学及其影响

4．4．1　微生物学及其影响

在1865年细菌学说正式提出之前，人们已经知道了微生物的存在，也知道了物质腐败是由细菌引起的。但有一些根本性的问题还没有解决：一是活性微生物是否漂浮在空气中，二是微生物能不能自然产生。这两个问题都由在第3章我们曾经介绍过的巴斯德解答了，具体内容将会在下面进行详细的介绍。

1．微生物与疾病之间关系的发现

在我们眼里，法国是一个充满浪漫主义情怀的国度，美酒在此当然不可或缺。但是曾经因为微生物的猖獗，法国的酒业一度处于低谷。这时候幸而有了巴斯德，他在“可怕”的环境中证实了酒发酵是因为微生物的作用。之所以说是“可怕”，是因为他的实验室是那么的杂乱无章，瓶子、试管、蒸馏器、燃烧器，还有他的宝贝烘箱毫无秩序地驻扎在这个小空间里，不过幸而在需要的时候还能找到。再就是在能放东西的容器里所保存的东西是那么的没有“自知之明”，大肆散发着“沁人”的刺激气味。更有甚者，在这里还有一个活物呢，头发杂乱，脸上可以脏的地方都脏了，手里拿着一个烧瓶，眼睛在鼻子上挂着的眼镜下使劲地瞅向瓶内，然后光芒从眼中射出，拿起玻璃棒快速将看到的一点灰色取了出来，经过合理的步骤处理后放到了显微镜下观察。于是法国的酒业有救了！显微镜下，他看到了期望已久的小杆状物，就是它们导致了酒的发酵。找到了原因，现在要对因治疗了，“巴氏消毒法”应运而生，且一直沿用到现在。

相比于巴斯德接下来的成就，解决酒发酵的问题就逊色多了。可能是那些小杆状物给他的启示吧，既然酒发酵是因为微生物引起的，那么疾病与这些东西有没有关系呢？是否每一种疾病都是由对应的某种微生物引起的呢？他苦苦思索着，试图能够找到切入点。恰逢法国南部的养蚕制丝业受到了致命的打击，蚕都不肯吃东西，身上都有一种看得见的褐色小斑点，所有的养蚕专业人士费尽心思，尝试了很多方法都解决不了。有人来请巴斯德帮忙，但对于养蚕，他没有任何基础，所以有些犹豫。但是最后在他老师的鼓励下，巴斯德勇敢地接受了这一“前途未卜”的研究。他拿出了必备品——显微镜，对蚕进行了一次严格的扫描，并最终发现了一些极小的斑点，然后他断言这些斑点就是罪魁祸首。他教会农民使用显微镜，从而保留下没有斑点的蚕卵，然后满怀信心的等待着下一季的大丰收。可惜，问题并不是这么容易解决的，下一季农民的损失更惨重。在任何领域中，屡战屡败最终或许也并不会成功，但同时所有的失败都是有原因的，找到了原因至少会离成功近一点。巴斯德再次投入了研究，这一次，他发现了小斑点是活的，而且具有极强的繁殖力，然后迅速感染其他的蚕。在经过认真谨慎地思考后，他教会农民如何挤压蚕以及如何在显微镜下观察和仔细寻找，如果没有发现小斑点就说明它们的卵是正常的，可以投入下一季的养殖。长时间的心血没有白费，随着蚕的健康和农民的丰收，巴斯德获得了成功。

为了蚕的健康，巴斯德付出了惨重的代价，他因为拼命的工作而严重损害了身体，再加上两次严重的精神打击——父亲和女儿的死亡，他倒下了，是严重的脑溢血。当所有的人都失望痛苦的时候，他却坚强地恢复了过来，当然，是在损失了一条活动自如的腿和一只听使唤的胳膊的前提下。这样一副躯体，却承载着一个强大的灵魂，他在接下来的二十年中更是登上了科学的巅峰。

很明显，他现在已经取得的成就是发现了微生物与一些疾病或是自然现象之间的因果关系，但是解决方法并不能用于治疗人类的疾病，甚至于不能治疗单一动物的疾病，如“巴氏消毒法”是将酒水加热到一定温度使细菌死亡，蚕的健康是通过挑选健康的卵。但是巴斯德没有停止，他一直都在前进着。

1879年，法国的牛羊陷入了绝境，炭疽病光顾了它们。兽医们已经发现了它们的血液中存在微生物，但是也不能确定就是由它们引起的。巴斯德首先用实验证明了致病的是血液中发现的微生物，而不是其中的某种毒素。具体的方法是：将一滴病畜的血滴入一个培养瓶中，一定时间后在其中取出一滴滴入第二个培养瓶中，再经过一定时间后，在第二个瓶中取出一滴滴入第三个培养瓶中，以此类推，一直到第四十只瓶，然后从第四十只瓶中取出一滴注射到动物血液中，发现还是可以使动物发生炭疽病。这一实验明确证明了病因就是微生物，因为如果不是具有繁殖能力的微生物导致的疾病，那么经过如此大的倍数的稀释后，不能繁殖的毒素是不可能使动物致病的。

病因虽然找到了，但正如现在的恶性肿瘤到了晚期一样，就算发现了也无计可施。在这样的环境中，庸医自然是各显神通，而其中一种治疗方法荒唐到了令人惊奇的地步。有一个兽医将牛的全身擦热，在它的身上切开好几道口子，然后把用肥料和醋调制成的料厚厚地敷在病畜口鼻外的所有部位。很明显这是没有任何效果的。巴斯德准备了四只牛，都注射入大量炭疽杆菌溶液，四只牛都出现症状后，其中两只让庸医治，另外两只作为对照不做任何处理。结果是两组中各有一只死亡一只存活，这样的实验结果狠狠地打击了伪科学。巴斯德继续用存活下来的两只牛做实验，再次注射了大量的炭疽杆菌溶液，很意外的是这次这两只牛一点症状都没有产生。这不禁让他一阵欣喜，他思考到是不是因为这两只牛已经对炭疽杆菌产生了免疫力。后来在解决了鸡霍乱的问题之后，巴斯德于1881年也制得了炭疽杆菌疫苗。

巴斯德在对鸡霍乱的研究中取得成绩的过程非常神奇，简直是偶然之中的偶然，比弗兰明发现青霉素的概率更小，可是事实上他就是发现了。第一次的偶然是这样的：一次他休假外出，将一些培养有鸡霍乱菌的试管留在实验室了，回来的时候，培养材料都已经变质了，不知道是什么原因，可能是时间紧迫，总之不是刻意为之，他还是把这些材料注射给了几只鸡。只是注射了平时能够引起霍乱发生的量后，这些鸡并没有出现霍乱的症状，仍是好生生地活着。第二次的偶然紧接着也发生了，巴斯德继续给鸡注射鸡霍乱菌，这次是因为鸡的数量不够，于是将上一次注射“变质材料”的鸡也拿来注射新鲜材料了，结果很是出人意料，注射过“变质材料”的鸡全部健康地活着，而初次接受注射的鸡全部死亡了。于是他抓住了这些偶然，明确提出：微生物的致病力可能因培养材料变质而减弱，而这些减弱了致病力的材料能够使鸡对霍乱菌产生免疫力。于是，把霍乱菌养到培养材料变质就很自然地成为抵抗鸡霍乱的疫苗。基于这一点，炭疽杆菌也可以这样来预防，只是炭疽杆菌更难对付一点，它们在不良条件下会形成芽孢，而这些芽孢生命力极其顽强，一旦有了合适环境的时候又可以回复原来的面貌继续行恶，所以需要寻找新的方法培养减毒或是无毒的菌种。后来，在巴斯德和他的助手的不懈研究下，他们采用了在42～43℃鸡汤中培养的新方法，选择了没有毒性的菌种，制成了炭疽病的疫苗。从开始到最后成果的描述往往都是简单的，但其中所代表的艰辛是没有做过科研的人无法真正体会到的。巴斯德走到这一步，“大家”的称谓已经是当之无愧了。但是科学是没有止境的，而他对科学的探索更是没有停歇的一天。

不仅仅是细菌，病毒也曾被巴斯德征服了，虽然当时还没有找到病原体，但狂犬病却被巴斯德以惊人的手段制服了。他用人工方法造成狂犬病的动物实验成功后，开始思索着制备疫苗。因为得不到病原体，只能用患病动物的组织代替。根据先前的经验，他将患有狂犬病的兔子的一段脊髓取出，悬挂在无菌玻瓶中，随着时间的延长，该材料的致病力越来越低，直到第十四天完全丧失致病力。巴斯德给狗注射了这份挂了十四天的材料，第二天又给同一只狗注射了挂了十三天的材料……一直到最后给同一只狗注射了当天死于狂犬病的兔子的脊髓材料。当然，这只狗很健康，没有染上狂犬病，甚至于将致病力极强的狂犬材料直接注射到狗的脑部也无法使它致病。显然，巴斯德再一次成功了。闻讯而来求医的人络绎不绝，事后证明，这样的方法在人身上也同样产生了作用，所以巴斯德再次拯救了无数人的生命。

流传下来的不仅仅是这些事迹，还有一个更深层的问题也被巴斯德解决了，那就是“生命来自于何处？”当然，最古老的生命是如何产生的至今我们都没有弄清楚，但是巴斯德证明了生命不能从非生命物质直接发生。当时很有意思的是一个使老鼠自然产生的“配方”：将米糠和破布塞入瓶子，放入暗箱，不久就会有小老鼠产生，也就是说生命是不需要从上一代母体中产生的，而是可以从自然界直接发生的。巴斯德著名的“曲颈瓶实验”给了这一结论有力的打击。他将已经装有细菌培养液的普通长颈瓶的颈部烧软，然后拉成“U”形的细长管，然后将此瓶加热至沸腾消毒。这样，空气中的细菌在经过长而弯的瓶颈时都会沉积在“U”形瓶颈的底部而无法进入培养液中了，如果巴斯德的理论正确，则瓶中所装的培养液或者其他的东西就永远不会变质了；而如果将曲颈瓶瓶颈倾斜一下，使培养液与“U”形底部的细菌接触之后瓶内就会长满微生物。这个实验在排除真菌污染了培养液的前提下无疑是具有科学性的，所以他成功了，推翻了“自然发生论”，改变了这一谬论统治的混乱时期。

巴斯德的研究成果对人类的影响不仅仅限于他的实验所得，一个正确的新的理论的提出必然会引起科学界的迅猛发展。所以接下来，医学各方面的发展都变得生动起来，一个新的时代到来了。

在巴斯德之后，根据他的理论有很多科学家开始寻找疾病的病原（细菌或病毒），有些疾病找到了相应的病原体，还有些疾病尽管在现有条件下无法得到病原体，但研究出了影响疾病产生的因素和一些防治方法。这方面的进展大大促进了医学的进步。

1868年，挪威科学家盖哈德·汉森（Gerhard Henrik Armauer Hansen）开始研究麻风病。首先他经过家庭调查，得出麻风病是传染病，纠正了当时认为它是遗传病的错误观点。1873年，汉森发现了麻风杆菌，他证实了麻风杆菌在麻风病的发生中有作用，但是证明不了两者之间的直接关系。尽管这样，他还是说服了政府对麻风病人进行隔离，使麻风病的流行得到了控制。

德国的医生兼微生物学家罗伯特·科赫（Robert Koch）自1881年8月在伦敦参加了第一届国际医学会议以后开始研究结核病。他从一位因患急性粟粒型结核病而死亡的患者身上取下结核组织，研碎后注射入兔子眼球的“前房”和一群豚鼠的皮下；另外还直接将结核组织用显微镜观察以寻找病原体。但是在很长一段时间内，后者都没有任何进展。考虑到结核菌可能会是无色透明的，科赫开始给组织染色，经过多次如染匠般的工作之后，他在用次甲蓝溶液中浸泡了很久的组织中找到了比炭疽杆菌还要小很多、蓝色、弯曲的细条儿。之后经过各方面的证实之后，他确定了结核就是由这些细条儿的结核杆菌引起的。接下来，科赫开始了对结核杆菌的纯培养，由于结核杆菌的培养要求很高，而且很缓慢，这使得科赫花费了不少心血，不过最终还是得到了结核杆菌的纯培养。之后，将纯培养所得的结核杆菌注射给各种动物，经过观察分析后，得出实验结论：只有自然条件下会患结核病的动物才能通过人工接种引起结核病，而自然条件下从不患结核病的动物是不能通过人工接种引起结核病。然后，经过一个危险度很高的实验之后，科赫证明了结核病是经飞沫传播的。在如此精密完整的实验之下，科赫关于结核的研究结果得到了广泛认可。不过，尽管得到了结核病的病原体，结核病依旧很猖狂地摧毁着人类的健康。除了1921年应用于人类的卡介苗（是由法国科学家卡尔梅（Calmette）和介朗（Guérin）将一株毒力很强的牛型结核杆菌经过230代的培养之后获得的减毒活疫苗）之外，没有其他的短期有效药或疫苗。

1883年，霍乱再一次在欧洲爆发，这一次所波及的范围很广，初发于印度，后越过大海和沙漠，侵入了埃及的亚历山大港。埃及向德国和法国求救，这两国都派出了自己国家的优秀生物学家。科赫和他的助手作为德国的代表也去了，在此次战斗中牺牲了一位科学家，但是其他的人都在坚持研究。科赫从死者身上找到了一种比结核杆菌更小、更粗、弯曲如新月状的细菌。他向政府请求将他派到霍乱长期蛰伏的印度去。在印度，他从32名霍乱病死者的尸体和16名患者的肠道中都找到了他之前已经发现的细菌。科赫遵循一贯的严谨作风，经过一系列的科学实验之后，得到了霍乱的纯培养，弄清楚了霍乱弧菌的各种习性，知道了霍乱是借饮水和病人的衣物传播的。科赫在微生物学领域取得了巨大的成功，作出了伟大的贡献。

1897年8月22日，英国微生物学家、热带病学医师罗纳德·罗斯（Ronald Ross）发现按蚊在疟疾病人身上吸血后，经过饲养和解剖，在按蚊的胃腔和胃壁中发现了疟原虫。1898年，他在蚊子的唾液中发现了鸟类疟原虫。罗斯在疟原虫的研究中发现了传染源和传播途径，这使得防治疟疾容易了很多，特别是在治疗疟疾的特效药奎宁发现之后，疟疾现在在很多国家已经被消灭，仅有一些热带地区还存在。

1897年，德国医学家保罗·恩利希为了解决白喉的问题，在研究过程中，发现当引起白喉的毒物或毒素侵入人体之后，人体自身会产生与之相对应的抗毒素来对抗毒物以保护机体。他将这些抗毒素称为“抗体”。后来，德国医学家贝林依据恩利希发现的原理发明了白喉抗毒素疫苗，挽救了无数幼儿的生命。

1898年，英国科学家赖特研制出了伤寒疫苗。他发现伤寒病人和伤寒带菌者的粪便和尿液中带有大量的伤寒杆菌，这些伤寒杆菌排出体外后污染水、食物和环境，通过手、苍蝇等再经口传染。伤寒杆菌极易通过伤寒病人和带菌者接触的物品传播，所以保持手的清洁在防治伤寒方面很重要。等到抗生素发现之后，伤寒病的治愈终于得到了解决。

1892年，俄国学者伊凡诺夫斯基（Dmitrii Ivanowski）在研究烟草花叶病毒的时候，发现将感染的叶子捣碎后的液体，经过各种纸和陶制过滤器过滤后，得到的液体仍然会感染健康的烟草叶子，经过很多过滤器器皿和处理方法的尝试后还是宣告失败，始终无法找到病原体。1898年，荷兰植物学家马尔亭乌斯·贝叶林克（Martinus Beijerinck）在重复了伊凡诺夫斯基的实验之后也宣告失败，并将此种病原体命名为“病毒”。1899年，德国科学家弗雷德里希·勒夫勒研究口蹄疫时也无法找到病原体，他认为这种病原体肯定也是一种病毒。直到1902年，美国军医沃尔特·里德（Walter Reed）经过两年的研究发现了黄热病的病原体也是一种病毒，并证明了它的存在。1902年沃尔特·里德经过实验后发现黄热病是由蚊子传播的，并发表了这一观点。但是，里德也得不到该病的病原体。1927年通过猴和鼠的接种之后，终于获得了黄热病毒，并因此生产出了黄热病疫苗。20世纪之后，黄热病在北美和欧洲再未发生过。不过，至今尚未研制出黄热病的特效药。

1903年，北美突尼斯巴斯德研究所的主任夏尔·尼科勒在研究斑疹伤寒的传播时，发现病人进入医院后就没有人从他们身上传染上此病。因此，尼科勒推测传染源在病人进入医院后就被消除了。回想病人进入医院后进行的洗浴、消毒处理，他想到体虱可能和斑疹伤寒有关系。于是，他将病人身上的体虱取下放到豚鼠、猴子和其他动物身上去，发现这些动物很快也被传染上了斑疹伤寒。这一实验结果证实了他的猜想，并于1909年发表了他的观点，引起了轰动。这引导了国家和人民对斑疹伤寒的正确防治。之后抗菌药物的发现也大大降低了斑疹伤寒的危害。

1840年，德国的医生海涅系统地研究了脊髓灰质炎，但是没有发现这种病的本质。1909年，奥地利裔医生兰茨泰纳和波普尔分离并确认了脊髓灰质炎病毒是导致脊髓灰质炎的病原体。1953年美国生物学家与医学家乔纳斯·索尔克（Jonas Salk）通过将脊髓灰质炎病毒杀死得到了第一种脊髓灰质炎疫苗。1954年，美国200万儿童接受了索尔克的疫苗实验，发现该疫苗在保护儿童免受脊髓灰质炎侵害的有效率在80%到90%之间，取得了很大的成功。但是这种疫苗不能阻断病毒的传播。1960年，萨宾采用将脊髓灰质炎病毒在猴子的肾脏细胞中一代一代培养的方法，直到得到不能致病的毒株，制成口服的脊髓灰质炎疫苗（OPV）。这种疫苗能够有效阻断病毒的传播，很快就取代了索尔克的疫苗。现在脊髓灰质炎疫苗已制成口服糖丸，共三粒，在婴儿出生后第二个月到第五个月服用，每月一丸。

微生物领域随着病原体的发现充实起来，建立在这之上的学科也逐渐发展起来，如免疫学、预防医学等。微生物致病的发现是西方医学史上的一次飞跃，解决了很大一部分疾病，特别是传染病的问题，大大改善了人们的生活，也拯救了无数生命。

2．对外科手术的影响

在不知道感染的产生原因之前，已经有人在抗感染方面取得了一定的成就。如被誉为“母亲的救星”的匈牙利产科医师塞梅尔维斯，他在医院的两个病房中观察到产妇因产褥热死亡的比率有很大的差别，然后联系到两个病房给产妇接生的人员的不同（一个病房是由医院的医生或是助产士接生，另一个病房是由在医学院上课的医生和学生接生，前者产妇的死亡率远远低于后者），他考虑产褥热可能是由接生的人的手引起的。因为在医学院上课的医生和学生经常都是在上完解剖课后没洗手就直接给产妇接生，而医院里面的医生和助产士则从未接触过尸体。恰逢他的一个同事在解剖尸体的时候不小心划破了手指，然后感染而亡，其症状与产褥热很像。于是，他认为产褥热应该就是接生者手上的“尸秽”引起的。他在工作的医院里规定所有的接生人员都要先用肥皂和水洗手，再在氯化石灰水中浸泡。以后在每次检查后都要重复泡洗。这样的措施实行后，产褥热的发生率降低了很多，有时甚至好几个月都没有一例发生。他在1861年写完《产褥热的病原、实质和预防》一书，但是由于他的观点对医生很不利，在医学界没有被重视，后来还被囚入精神病院，1865年死于血液传染病。

尽管在产褥热的预防方面取得了一定进展，但这项发现没有得到应有的重视，因为在没有明确病因的情况下，这样的成果无疑是瞎猫撞上了死老鼠，在其他领域就不一定有这么幸运了。“产褥热”的病因直到1866年左右才被巴斯德发现是由一种念珠菌引起的。

19世纪以前，外科医生对伤口的处理一般用的都是让病人极其痛苦的烧灼法或油淋伤口法。19世纪后改为用纱布包扎，但是感染率和死亡率升高了很多。而这个问题一直得不到解决。当时首先使用氯仿麻醉药的辛普森（Jamesy Simpson）大夫曾说过这样一句话：“躺在我们医院手术台上的病人，其遭致死亡的危险性，与滑铁卢战场上的战士相同。”他的描述很形象地道出了在外科消毒法出现之前，外科手术给人的无力感。很多人也发现在医院里面做手术的死亡率比在家里做手术的死亡率高出3到5倍，辛普森因此还创造了一个术语——“医院不利影响”。在外科病房中，最多的是截肢的病人，所有的断肢端都在化脓，每个病床边都有一个容器专门接收脓液。在病房里时刻弥漫着肉腐败的味道，更可悲的是受16世纪盖伦的言论“化脓是创伤愈合的固有标志”的影响，这些令人恶心的腥臭味竟被称为“美好的创愈臭”，但事实上，痊愈的人很少。直到巴斯德明确了细菌与疾病之间的关系以后，科学家和医生们都有了明确的方向，如何杀菌和抑菌成为研究的热门，其中在这方面有突出贡献的是临床医生李斯特。

约瑟夫·李斯特（Joseph Lister），1827年生于英国尤普顿，是伦敦大学学院的优等生，于1852年在该院获得医学学士。1861年他成为格拉斯哥皇家医院的外科医生，一直干了8年。他对外科中的高死亡率感到很揪心，时常在思索着如何改善这种现象。经过长期的认真观察之后，他发现皮肤和皮下组织无破损的“闭合性”骨折，不管伤势多严重，一般情况下都不会发生化脓；但是，只要是伴有皮肤和皮下组织破损，哪怕仅有尖细的碎骨端刺出体表，引起“开放性”骨折，就都会发生感染。这使他想到了化脓与空气之间的关系，但是是空气中的什么物质引起的呢？恰好这时，李斯特听说了巴斯德关于发酵和腐败都是由微生物引起的学说，经过仔细研读巴斯德的论文后即刻联想到临床上化脓应该也是由空气中的微生物导致的。既然现在病因明了了，接下来就该思考如何对付空气中的这些化脓的始作俑者——微生物了。在19世纪30年代的时候，德国工业化学家弗里德利勃·朗格（Friedlieb Runge）通过对煤焦油的蒸馏和分馏提取出了一种物质，这种物质被命名为石炭酸，具有和其他酸性物质相同的特性，可以杀菌。在19世纪50时代，石炭酸就已经被广泛地运用于对污水的消毒和处理。受此启发，李斯特在试用了多种物质（如氯化锌、升汞、硼酸等）无效后采用了石炭酸作为自己对抗微生物的武器。其具体方法是：①用石炭酸喷洒手术部位和手术室的空气，手术实施者在术前先用石炭酸泡手，以降低微生物和伤口部位的接触机会；②创造了一套复杂的消毒纱布，由八层用石炭酸浸泡过的纱布组成，在第七、八层之间夹入一块胶布，使伤口和空气完全隔离，在消毒纱布与创口之间贴一消毒绸布，以防纱布粘住伤口。从我们今天外科方面已达到的高度看他的行为，可能会觉得有些好笑，但是正因为他的这些消毒措施大大降低了死亡率，取得了很大的成就：在实施石炭酸消毒方法的前三年里，他的外科病房中只发生过1例创伤性丹毒，坏疽基本上不会发生，三年内截肢手术的死亡率从前两年的45．7%降低到了15%。1867年，李斯特在《柳叶刀》（LANCET）上发表了论文《治疗复合性骨折的新方法》，但是很意外的是在他自己的国家（英国）不仅没有得到认可，反而遭到了很多人的攻击，但是在德国却应用广泛。1870年普法战争爆发后，不同的战地医院对待李斯特的消毒法的态度不同，而使用李斯特消毒法的医院中创伤和截肢手术患者的死亡率大大低于不使用消毒的医院，这一结果很有力地证明了李斯特外科消毒法的正确性。他的方法也渐渐为人所接受，同时也在不断发展与完善。在接下来的研究中，科学家们又发现，引起伤口化脓和感染的细菌并非主要来自空气，而是来自于与伤口直接接触的手术器械和实施手术者的双手。与之相适应的是1866年，德国的伯格曼（Ernt von bergmann）大夫首先采用热蒸汽消毒手术器械和敷料，1890年美国的哈斯特德（W·S·Halsted）大夫发明了橡皮外科手套。由于石炭酸本身的原因，如对人体的刺激太大，甚至会产生毒性，于是有很多学者也在研究用更好的杀菌物质替代石炭酸。从此以后，外科手术逐渐走出了“死亡前一站”的阴影，也开启了外科无菌手术的大门。

3．杀菌药物的研究进展

虽然巴斯德弄清楚了细菌与疾病的关系，但是当时没有好的杀菌药物，使得医生们看着已经知道病因的疾病却无能为力，就算是有，在杀死细菌的同时也会严重损伤人体。如用于治疗昏睡病的“阿托西”，虽然能够杀死体内的锥虫，但也会使治疗的病人双目失明。科学家们针对这些问题也在艰难地寻找着攻克的道路，其中被称为“幻想医师”的德国的保尔·埃利希（Paul Ehrlich）作出了很大的贡献。

埃利希做过细菌学家科赫的学生，对科赫的“细菌着色法”印象很深。他思考到，既然染料可以和细菌结合，那么如果能够找到只和细菌结合不和人体细胞结合的染料，杀菌时就不会影响到人体了。于是，顺着这条思路，他和助手开始了漫长的试验过程。首先，因为锥虫的体积比较大，在显微镜下能够轻易观察到，而且锥虫在小鼠血液内能够繁殖，最终引起小鼠死亡，所以锥虫被选为了研究对象。然后，开始每天给小鼠注射一定量的含有锥虫的血液之后再注射一种染料，观察和记录染料是否对锥虫有杀伤作用。这样持续了很久，牺牲了千百只的小鼠之后都没有任何发现。直到有一天，为了增加染料的溶解度，在染料中加了一点硫化物，结果让人惊喜的是小鼠体内的锥虫一点一点地变少，最后消失了，只是小鼠同时也死了。但是这一现象给了埃利希一个启示：只要改变染料中某种物质的分子结构，小鼠体内的锥虫是可以被消灭的。那么现在问题的关键就在于寻找一种不伤害小鼠的染料。

之后，埃利希从一本化学杂志上了解到了非洲流行的昏睡病，这种病是由锥虫引起的，导致患病者进入无休止的睡眠，最后死去。在治疗昏睡病时使用的是一种叫“阿托西”的药物，但是在杀死锥虫之后也导致了病人的双目失明。基于前期的研究，埃利希很快地想到将“阿托西”的化学结构改变，会不会在保留杀伤锥虫的同时不影响人体的问题。于是，他又开始投入了改变“阿托品”结构的实验。在一次次的失败之后又一次次地开始，终于到了第606号药物时，将得到的化学物质注射给小鼠时，小鼠血液中的锥虫被完全消灭了，而且小鼠一点伤害都没有。随后，在人体的使用也获得成功。为了纪念这一艰辛实验后获得的药物，埃利希将它命名为“606”，也就是“胂凡纳明”。至此埃利希已取得了巨大的成就，但是他没有满足，又发起了对梅毒的进攻。最初是使用“606”进行了试验性治疗，结果在兔子模型上只注射了一针就消灭了兔子体内所有的梅毒螺旋体，而且没有任何副作用。但是，埃利希考虑到治疗梅毒时所需的剂量太大，虽然在人体试验中也没有产生副作用，但他还是选择了寻找更好的药物。实验依然进行下去，他在1912年得到了第914号药物，此时他才满足，这个新的抗菌药就是“新胂凡纳明”。

埃利希的成功不仅仅是救治了很多病人，更重要的是他开辟了一条化学药物的新途径。以前科学家们更多的是直接从自然界中提取所需的物质进行研究，现在则是人工合成想得到的药物。循着这样的新道路，医生和药物学家们开始了新的探索，多巴克（Domagk Gerhard）就是其中一位。20世纪30年代，德国的科学家米奇和克拉拉跟随埃利希的研究方法在1932年合成了一种叫“百浪多西”的红色染料，他们的同事多巴克使用这种染料进行了药理研究。他将百浪多西注射给人工感染了链球菌的小鼠，结果没有注射百浪多西的小鼠全都死亡了，注射了百浪多西的小鼠有些虽然也死了，但是生存的时间大大延长了，而且还有些小鼠顽强地活了下来。之后，多巴克也对百浪多西进行了结构上的改变，最后把它们制成了一种白色粉末。这种白色粉末在保留百浪多西杀死链球菌的相关结构的同时把杀菌能力提高了几十倍。他将这种药物用自己实验室的狗做了实验。这条狗本来是很健康的，每天活蹦乱跳。多巴克首先给它注射了链球菌，不久狗就出现了病理表现，无精打采，一动不动了。随后，多巴克给狗注射了这种白色粉末的药物，一段时间之后狗就恢复了常态，摇头晃尾了。根据白色粉末的化学结构，多巴克将它命名为“磺胺”。

很巧合的是，磺胺最早的使用者是多巴克的小女儿爱莉莎。爱莉莎因手指被不小心划破而感染，诊断为败血症，在看过很多医生、用过很多药之后都没有效果。最后，多巴克在女儿手指的渗出物中发现了很多的链球菌，于是选择了用磺胺治疗。用药之后，爱莉莎的病不出几日就痊愈了。接着，多巴克用磺胺治疗了很多严重感染的病人，均获得了显著的疗效。1935年多巴克发表了《细菌感染的化学治疗》，介绍了磺胺药的杀菌作用，引起了医学界的广泛关注，并在临床上迅速推广。此后，磺胺类药物得到了很好的发展，在接下来的短短5年间，磺胺噻唑、磺胺嘧啶、磺胺胍等系列药都被研制出来了，被广泛应用于治疗不同类型的细菌感染。

我们现在都知道，相同类型的药物在体内会相互影响，有时是相互协同，有时是相互拮抗。早在多巴克1935年发表论文之前7年，就有人发现了一种比磺胺药更理想、更有效的抗菌药物——青霉素，他就是出生于英格兰的亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）。

但是由于当时磺胺药受到了广大医生和科学家的推崇，没有人注意过青霉素，使得青霉素这一伟大发现被埋藏了10年。其实，青霉素的发现也是有前奏的：在弗莱明发现青霉素前30年，就有一名法国军医发表过题为《细菌和真菌的拮抗作用》的专著；中世纪，西方人已应用发霉的面包涂敷化脓的伤口；一部1640年出版的英国医书中曾建议用霉来治疗难愈的伤口；巴尔干半岛国家有一种至今仍在使用的用奶油拌和着霉菌制成的创伤软膏。不过这些都没有使青霉素走上厅堂。弗莱明发现青霉素也是“偶然”的。1928年秋季，伦敦圣玛丽医院细菌学教授弗莱明正在紧张地研究化脓菌中的一种葡萄球菌。他在一次休假完回实验室后，在清洗培养了葡萄球菌的培养皿时，发现了一个培养皿中有一个透亮的无菌区，而在这个区域的中央，有青霉菌在生长。他差点把这个培养皿丢掉，不过，科学的严谨让他重新把注意力集中在了这个培养皿上。他把培养皿保存了下来，继续培养、继续观察。一天又一天，青霉菌逐渐生长着，周围的无菌区随之不断扩大。很快，整个培养皿里除了青霉菌已见不到葡萄球菌菌落——它们全被杀灭了！这个发现让弗莱明想到了青霉菌与杀菌之间的联系。他马上和助手们商量，临时改变了研究项目，投入了对青霉菌的研究。他们把青霉菌接种到富于营养的肉汤培养基里，让它们大量繁殖；然后把青霉菌滤掉，用不含青霉菌的滤液做试验。他们将这种青霉菌培养物的滤液滴加到长满葡萄球菌的培养皿里，经过数小时的观察，发现葡萄球菌菌落不存在了，而且将滤液稀释了800倍对葡萄球菌都有明显的杀伤作用。弗莱明将这种强杀菌物质命名为“青霉素”（Penicillin）。1929年7月，弗莱明在《英国医学杂志》上发表了自己的研究成果，论文指出，将青霉素“直接滴加或注射到对青霉素敏感细菌的感染部位，它能作为一种有效的抗菌剂”。但是因为前面提到的原因，他的成果没有得到重视，再加上无法克服提纯青霉素中遇到的重大困难，他放弃了继续的研究。

青霉素走进科学家们的视线是在10年之后另外两名科学家的研究下实现的。澳大利亚籍病理学家保罗·弗洛里（Paul John Flory）和德国病理学家钱恩（Chain Ernst Boris）从旧文献中发现了弗莱明的那篇早已被人忘却的论文，引起了对青霉素的高度注意。但是面临的问题很多，青霉素的化学结构、青霉素如何提纯、青霉素如何大批量生产等，都是亟待解决的问题。经过众多医生和科学家的努力之后，青霉素终于在1940年应用到了临床。第一个病人是英国牛津的警察，患的是葡萄球菌性败血症。经过连续五天青霉素治疗，病情得到控制，看来已经痊愈在望；但就在这紧要关头，青霉素用完了，病人的病情再次转危，最后，这名警察还是被葡萄球菌夺去了生命。后来，在足量的青霉素治疗之下，一位15岁的患败血症的小男孩被救活了。青霉素的杀菌作用毋庸置疑，但是用于临床的准备工作尚未做好。

青霉素正式走上临床在一定程度上得益于第二次世界大战。第二次世界大战战场上大量的伤员急需杀菌药物进行治疗，而磺胺对于一些创伤感染没有很显著的效果，而且过多的使用对人体有伤害，还会使细菌产生耐药性。为了解决这一问题，美国政府资助了一批包括弗罗雷和钱恩在内的科学家建立了实验室，研究青霉素的大量生产。最后终于找到了产量最高的菌种，配制成了青霉菌的最佳培养液，并使青霉素从实验室生产转向了大规模的工业生产。挽救了数不尽的士兵的生命。因为他们的杰出贡献，1945年，弗莱明、弗洛里和钱恩三人因在青霉素研究中作出的杰出贡献，共同获得了该年度的诺贝尔生理学和医学奖。