第一次世界大战期间，英国皇家陆军医疗队队长亚历山大·弗莱明在法国呆了一段时间。他发现，法国佛兰德斯战场产生的伤口都比较污秽，那些泥泞随着高速运行的武器一起切入到士兵的身体内，会使创伤的后果更加严重。那时候没有抗生素，只能用消毒水处理伤口，然而用大量消毒剂使劲冲刷伤口起到的副作用也不容忽视——消毒水杀死了伤口处的细菌，同时也杀死了人体自身的正常细胞。
人们都希望能够找出一种能够特异性地杀死细菌的药剂，但这是一个人类未知的领域，谁也不知道谁将有幸成为新世界的开门人。一战后，弗莱明回到伦敦工作，开始专心致志地研究感染伤口最常见的病菌葡萄球菌，并试图找出杀死它们的方法。
1928年9月，弗莱明结束了度假归来——在度假之前，他把所有细菌培养基一股脑堆在了实验室角落的长椅上。结果，他发现其中一个培养基不慎被霉菌污染了，霉菌周围一圈的葡萄球菌都被杀死了。当时的卫生条件不怎么样，培养基被污染这种情况其实很常见，大部分的研究员都会把异常的培养基丢掉，只有弗莱明下了一句很著名的评论：“这很有趣啊。”
弗莱明那块被污染的培养基（网络图）
弗莱明认为，霉菌分泌了一些可以杀死葡萄球菌的物质。于是他趁热打铁，小心翼翼地提取了培养基里的霉菌，将它们纯化培养起来，发现这些霉菌其实就是青霉菌（又名盘尼西林），它们的分泌物可以杀死导致人类生病的某些葡萄球菌。
霉菌能够杀菌并不是稀罕事，这早在半个世纪以前，就被约翰·廷德尔描述过。1876年，在观察一块羊肉的腐烂过程时，廷德尔注意到上面生长的细菌能够被霉菌所杀死。廷德尔记录下了这种霉菌的名字——盘尼西林，并这样纪录道：“在霉菌厚且连贯的地方，细菌都死掉了，亦或是进入了休眠状态。”19世纪的其他一些科学家们，包括巴斯德、利斯特等人，都试图利用青霉菌来治疗感染的伤口，但由于操作难度太大，最后都放弃了。
弗莱明决定从这里入手，找出青霉菌杀死葡萄球菌的秘密。他试着提纯这种杀菌物质（1929年，他将这种未知的物质命名为青霉素），但是没有成功：成品里含有太多的杂质，弗莱明非常清楚这种混合物绝对不能被草率地注射到人体内。屡战屡败的弗莱明最终放弃了青霉素的治疗价值。1929年，他发表了一篇名为《关于青霉菌的抗菌行为——特别参考它们在分离流行性感冒B病菌中的应用》的医学论文，作为他对于青霉菌研究的终结。在这篇文章里，他完全抛弃了要将青霉素作为药剂使用的主意，主要讲述了利用青霉菌分离流行性感冒B病菌的方法：因为青霉素可以杀死很多细菌，但不能伤害流行性感冒B病菌，所以只要在培养皿里滴入青霉菌，那么就可以得到纯化的流行性感冒B病菌，这对于研究流行性感冒B病菌的微生物学家来说可是个好消息。
放弃了青霉素的弗莱明转向了对其他东西的研究。但是，出于微弱的希望，他依然在培养皿里培育着青霉菌，并偶尔谈及青霉素，坚信它可能会是人类的宝贵财富。
一名叫做塞西尔·乔治·佩因的医生在学生时代曾经在弗莱明的报告中了解到青霉菌，他对此抱有巨大的兴趣，因此，当他参加工作后，他写信给弗莱明索要了一点青霉菌的样品。佩因给三个皮肤感染的患者使用了青霉菌汁液的提取液，但是没有好转。佩因并没有沮丧，现存的医疗记录显示，他后来将含有青霉菌的培养液滴进了一个三个月大的、眼睛被淋球菌感染的婴儿眼内。1930年11月25日的医疗文书上写着“开始使用青霉素”，到了几天后的12月2日，婴儿的眼睛就已经完全干净了，那些化脓全部消失了。佩因回忆道：“青霉素如同魔咒一样起效了。”后来，佩因又用类似方法治愈了一位眼睛被石头碎片刺穿、眼球感染上肺炎球菌的矿工，这位矿工后来痊愈出院，并恢复了视力。
令人惋惜的是，1931年3月底，佩因去了伦敦研究产后热，在那之后他再也没有使用过青霉素。他也许是世界上第一个在临床实践中发现青霉素治疗价值的人，但他错过了改变历史的机会。有人在他晚年时采访过他，询问在青霉素发现及应用中他认为自己所起的作用时，他回答道：“什么也没有。一个可怜的蠢货，当青霉素就在他面前时，我没有看见。我想有很多东西阻止了我对青霉素的研究，我很难过，但事实就是这样。我如果有些运气的话，它可能会更早来到这世界上。”佩因的遗憾不仅在于他错过了名利，而在于如果他能够完成许多伟人——比如巴斯德都没完成的事业的话，人类的许多死亡和病痛都可以被避免。
青霉菌就这样被尘封了接近十年，转眼便是20世纪40年代。
1940年，英国牛津的两位科学家弗洛里和钱恩等人在老鼠身上试验了青霉素的疗效，并成功提取出了一些青霉素。这项研究绝不轻松，甚至可以说是堵上生命的冒险。那段二战最惨淡的日子里，弗洛里和钱恩不得不直面英国很可能战败的现实。他们一度想要毁掉实验室、焚烧所有实验记录，以防止青霉素这种强而有力的东西落入希特勒的德意志帝国手中。他们计划着将青霉素藏在身上，一旦德国入侵，就四处逃难。他们希望至少有一个人能够在乱战中幸存下来，到达大洋彼岸远离战场的美国，在那里继续开展研究。
弗洛里（诺贝尔奖官方网站）
钱恩（诺贝尔奖官方网站）
幸运的是，德国并没有打到英国去。1941年，弗洛里和钱恩治疗了一个面部严重感染的警察艾尔伯特·亚历山大，疗效很好，警察的病情迅速有了好转，不过很遗憾，他们提取出来的青霉素剂量不够，药用完了，最后那位警察还是死了。
这个病例让人们发现了青霉素的力量，加上二战爆发，大量伤员急需治疗，青霉素的生产工艺得到了飞速的发展，1943年，青霉素成为了美国的第二重要高端研究项目（唯一排在它前面的是核计划），开始实现工业化生产。截止1945年6月，青霉素的年产量已经达到了6469亿个单位，美国每个月生产的青霉素能够治愈4万。青霉素挽救了成千上万的伤员及病人的性命，并且开创了百花齐放的抗生素时代，因此，1945年的诺贝尔生理学及医学奖颁发给了弗莱明、弗洛里及钱恩三人。
青霉素的化学结构式（网络图）
