就在多马克还没有机会在人体上检验他的发现时，一位医生请求他帮助一个因为葡萄球菌感染了血液而快要死去的婴儿。当时百浪多息只对链球菌感染做过试验，但对葡萄球菌感染的效果如何，则不得而知。但这位医生说服多马克让他试试，只为救那个孩子。婴儿接受百浪多息4天后，温度降下来了，3个星期内完全康复。多马克自己的小女儿希尔德加，也在1935年2月的链球菌感染中被治愈。当它治愈了另一桩危险的感染，挽救了美国总统的儿子小富兰克林·罗斯福（Franklin Delano Roosevelt，1914—1988）的生命时，这一药剂获得了世界范围的声誉。
后来证明，多马克的百浪多息中的有效成分是磺胺。很快研究者找到了`一系列相关的有机化合物，名为磺胺药剂，证明对链球菌、淋菌、脑膜炎双球菌，以及某些类型的肺炎球菌、葡萄球菌、布鲁氏菌和梭状芽孢杆菌等感染高度有效。
美国细菌学家杜博斯（Rene Jules Dubos，1901—1982）度过一段漫长而富有成效的职业生涯。还在早年时期，他就证明，微生物产生的自然物质也有可能当做抗菌药。1939年，杜博斯从土壤细菌中得到某些物质，证明对肺炎球菌有效。这一发现迅速导致对于1928年发生的一个事件的重新检验，这是名叫弗莱明（Alexander Fleming，1881—1955）的细菌学家在伦敦圣玛丽医院接种部作出的发现。
如果弗莱明是一位更有条理、更不敏感的科学家，世界也许难以享受这种最有效力的抗菌剂的思想。1928年的一天，他度假归来，正在清洗一批离开时留在实验室角落里的细菌培养皿。但是，当他把所有器皿垛在消毒盆里，准备清除其中的培养物以便再用时，却偶然注意到其中一个器皿有些异样，于是就从水盆里把它拿了出来。
引起他注意的是培养皿里有一块地方长着不寻常的霉斑，周围环绕着葡萄球菌的黄色群落。在他工作的旧实验室里，炎热的夏天空气中充满了各种各样的孢子，所以，霉斑的出现本身并没有什么好奇怪的，但奇怪的却是，围绕霉斑一英寸范围内所有细菌都是无色透明的。显然，在细菌学家训练有素的眼里，一定是有什么东西杀死了霉斑周围的葡萄球菌。弗莱明知道他发现了某种东西。于是他拍下照片，擦去一些霉斑使它再繁殖，并且保存了这个盘子。他把培育得到的霉斑样品送到其他实验室。他和他的同事们也对这些样品作了研究。
霉斑就是青霉菌，弗莱明发现，由它产生的一种物质是针对试管和培养皿的一种有效消毒剂，并且可以用来纯化菌株。他和他的实验助手发现，青霉素对抑制猩红热、肺炎、淋病、脑膜炎以及白喉的致病细菌都有效，但是他们的提炼还不够纯，因而无法检验它作为药剂的有效性。因此，除了在实验室使用外，弗莱明的霉菌在架子上搁了十年之久。
后来在1938年，来自英国以外的两位细菌学家，钱恩（Ernst Chain，1906—1979）和弗洛里（Howard Florey，1898—1968）在英国的牛津大学聚到了一起，钱恩是犹太移民，从纳粹手中逃到英国；弗洛里来自澳大利亚，两人在一次普查科学文献中有关抗菌剂的资料时偶然检索到了青霉素。他们发现一株霉菌（弗莱明送给他们的样品的后代）在他们的实验室培养得不错，马上抓住不放。随即，弗洛里和钱恩以及他们在牛津的合作者解决了如何大规模生产青霉素的问题，这样一来，就有足够的剂量可以在病人身上做试验。由于第二次世界大战的爆发，对于完成这项工作和得到新的抗菌药，出现了从未有过的迫切性，于是该项目转移到了美国的药物实验室。
弗莱明特殊的青霉菌株后来再也没有能够在实验室之外得到培育，尽管类似的菌株经过紧张的搜寻后终于在伊利诺斯被发现（这一菌株现在还在用）。所以，如果不是弗莱明的眼明手快，也许那天在他实验室里的青霉素就会冲洗到下水道里去了。如今成千上万的人民避免了由于感染而死亡。从此，肺炎、猩红热之类的疾病不再可怕。1945年12月，弗莱明、弗洛里和钱恩由于他们的工作荣获诺贝尔生理学或医学奖。
由于青霉素的发现，全世界的实验室都在积极寻找土壤中的真菌以探求更多的抗生素，因此找到了大量品种，还找到了针对落基山斑疹热和斑疹伤寒的治疗方法。此外，在美国药物厂家工作，并在罗特格斯大学教书的瓦克斯曼（Selman Waksman，1888—1973）于1943年发现了链霉素，源于他的一个学生在小鸡身上发现的一种霉菌。它是第一个能够彻底消灭结核菌的抗生素（antibiotic，这个名字就是瓦克斯曼起的）。许多抗生素可以削弱细菌，而瓦克斯曼的链霉素能够杀死细菌。瓦克斯曼的雇主莫克斯公司走了不寻常的一步，决定让新的药剂成为普遍可得的产品而没有申请专利，因为他们考虑到这一产品对于人类是如此重要，它应该被尽可能广泛地生产和分配。
所有这些突破的成果都相当惊人。美国死于肺炎和流行性感冒的人数在1945年至1955年间下降了47％，而梅毒的死亡率下降了78％。当时还不是所有儿童都能对白喉作预防接种，但是该病引起的死亡率下降了92％。凡是青霉素族药剂以及其他各种抗生素能迅速供应的地方，传染病引起的死亡都急剧减少，而在20世纪初以前，传染病引起的死亡可是所有死亡的主要原因。
饮食问题
19世纪后半叶，巴斯德的微生物学说以及后来关于病毒也是疾病成因的发现，使许多从事公共卫生的人们找到了解决问题的办法，但是另一个关键因素也开始在研究和观察中呈现。自从18世纪以来，由于在英国水手的食物中加酸橙汁，几乎完全消除了航海中坏血病的发作。看起来疾病也可能是因为食物中缺少某种需要的物质引起的。于是在医学界，人们对于日常饮食大感兴趣。
在19世纪，人们发现，蛋白质在食物中起着重要作用。其中还有“完全”蛋白质和“不完全”蛋白质之区分，完全蛋白质出现在食物中时，则为生命提供足够的营养；不完全蛋白质则起不到这一作用。但是没有人知道区别在哪里。1820年，科学家分离出一种物质叫做甘氨酸，这是出现在复杂明胶分子（一种蛋白质）中的简单分子。甘氨酸属于一类名叫氨基酸的化合物，它们是蛋白质的基本成分。不久在蛋白质中又发现了其他的氨基酸分子，到了1900年，已经发现了12种不同的氨基酸单元。
名叫霍普金斯（Frederick Gowland Hopkins，1861—1947）的英国生物化学家第一个证明，不是所有的蛋白质都含有全部氨基酸，有些氨基酸对生命是基本的，有些则不是。1900年，他发现从玉米中分离得到的一种蛋白质不含色氨酸，这种蛋白质叫做玉米蛋白，不足以为生命提供全部营养。然后，他把色氨酸加到玉米蛋白中，惊奇地发现，现在玉米蛋白可以为生命提供全部营养了。在20世纪初期，其他实验证明，身体可以生产某些氨基酸，至于身体不能产生的，人们称之为“基本氨基酸”，必须通过营养得到供应。没有它们，人就会生病，死亡随之而来。
所以，食物对于健康至关重要，除了制服细菌之外。而氨基酸肯定还不是全部答案。坏血病是怎么回事？酸橙汁解决了这个问题，但是为什么？酸橙汁中已知的各种成分中不可能有这一效应。液汁里一定含有某种未知而又基本的“痕”量物质。
霍普金斯和来自波兰的冯克（Casimir Funk，1884—1967）提出，坏血病和其他几种疾病，包括脚气病、佝偻病和糙皮病都是由食物缺陷引起的，亦即少了他们所谓的“食物辅助因子”，或者冯克在1912年所称的“vitamines”。这个名词后来转变为vitamin，即维生素。
20世纪最初的30年，基于“维生素假说”，人们在对付疾病方面取得了惊人进展。 1915年，戈尔德伯格（Joseph Goldberger，1874—1929）用之来解决糙皮病问题。
戈尔德伯格是一个才华横溢的年轻人，16岁进入纽约城市学院学习工程学。但是他后来迷上了医学，于是改变志向，成为一名医生。经过两年的私人营业后，他感到枯燥乏味，于是参加海军医院竞赛考试，结果得了最高分，从而进入美国公共卫生局当了一名“微生物猎手”，专门和美国流行的黄热病、登革热、斑疹伤寒、肠伤寒以及其他传染病作战。1914年，他应征解决糙皮病问题，这是两个世纪以来流行于美国南部折磨穷人的一种疾病。这是一种讨厌的疾病，它会使人皮肤肿胀、起痂、变红，引起腹泻，最终精神失常。所有人都假设这是某种传染病菌引起的，但是没有一个人发现这种病菌。有时候儿童，特别是孤儿，在他们的成长过程中似乎都会受到这一疾病的“煎熬”。
戈尔德伯格解决这个问题的方法就是观察。他没有安排实验室，也没有用显微镜，只是观察和倾听。糙皮病在孤儿院和收容所里特别盛行，但工作人员似乎从来就染不上这种病。戈尔德伯格想，如果它是传染性的，为什么工作人员不得这个病？在日记里，他写道：“尽管护士和服务员看起来也吃同样的食物，但依然有一个差别，这就是护士有特权选择最好和品种最多的食物。”他的结论是，糙皮病是食物的缺陷引起的。
然而，为什么是流行病呢？戈尔德伯格在采访了许多医生后认识到，经济低潮使美国南方许多地区的食品比平常更为缺乏。戈尔德伯格通过自己的研究证明，糙皮病是因食物中缺乏一种维生素引起的。大多数农村劳动力就靠面包和糖浆为生，没有肉类或某种必要的食物来源，后来在1937年发现，缺少的因子是尼克酸（niacin），也叫维生素B2。孤儿院儿童中能够自己康复的，都是那些长大后开始工作的人们，他们终于有能力在自己的食物中加上肉类。戈尔德伯格后来用狗做实验，使狗患上糙皮病，于是在1923年发现，酿造啤酒的酵母可以防止糙皮病。
人们终于发现缺乏维生素是产生下列一些疾病的原因：脚气病（维生素B1）、糙皮病（维生素B2）、坏血病（维生素C）、佝偻病（维生素D），以及某些与视力及夜盲有关的问题（维生素A）。结果就是，到了20世纪40年代，所有这些疾病都已不再像过去那样，成为主要的医学问题了。
概括说来，1895年到1945年是一个在巴斯德、科赫以及其他人奠定的基础上，微生物学和生物化学大展身手的时期，对于生命功能及其过程有数不清的奥秘已被揭示，此外还在医学方面作出了许多激动人心的突破。这些方法也将在遗传现象的研究上发挥作用，正如下一章所要讲到的那样——生物化学和微生物学在20世纪前半叶茁壮成长，时至今日，在生命科学中仍然处于研究前沿。
追踪遗传学和遗传现象之踪迹
20世纪早期的生命科学从19世纪继承了两个伟大的思想：进化论和遗传学。进化论的先驱性工作是达尔文的《物种起源》，这本书于1859年出版时犹如一石激起千层浪。它自然也引出下述问题：性状是如何从一代传递到另一代的？遗传现象的机制是什么？20世纪（也包括21世纪）见证了人们对于这些问题的广泛兴趣。与此同时，某些回答在奥地利的奥古斯丁派修道院里慢慢出现。这一工作是由一位名叫孟德尔的修道士完成的，不过在当时却几乎完全遭人忽视，直到20世纪初它才被人们重新发现。
孟德尔
孟德尔是农民的儿子，曾经为庄园主照看过果树，也许就是这一职业，促使他步入植物学研究领域。后来为了维持生计，他还做过家庭教师，21岁时进入摩拉维亚地区布隆市的一所奥古斯丁派修道院。因为该修道院要向孟德尔的故乡奥地利的学校提供教师，于是他被送到维也纳大学接受数学和科学的训练。孟德尔显然运气不佳，他考试三次都失败了，还得了神经衰弱症，但最终还是完成了学业，于1854年成为一名教师。
孟德尔打开了给遗传学输入革命见解的大门，这个领域的研究在20世纪继续蓬勃发展。接受大学训练之后不久，孟德尔即投入到一个研究项目之中，尽管该项目只不过是他自己的业余爱好，但是他却和所有科学家那样，满怀激情地关注细节和实验。他在实验中使植物育种技巧与教学相结合，而当时没有人会想到它们之间会有相关性。因此，他从事的是一项非凡的研究，它需要付出旷日持久的努力，其动力正如同大多数科学家一样：强烈的好奇心。
事情是这样开始的：在进入修道院后，孟德尔即开始尝试培育不同颜色的花朵。这类事情极为寻常，几百年来，动植物育种家们一直在控制杂交的结果。在这一过程中，孟德尔学到了植物人工育种的经验，他还注意到他的结果有些奇怪。当他杂交某些品种时，通常他会获得同样的杂交结果。但是当他杂交混合品种时（其双亲有对比的性状），有时它们的后代会有非常奇特的性状。这使孟德尔大为疑惑，于是他决定寻找其原因。
当然，孟德尔并不是第一个注意到这一现象的人。但是从来没有人计算过显示不同形态的后代的数目，或者试图予以区分。没有人逐代进行追踪或者进行统计研究。但是对于孟德尔的数学头脑来说，这似乎就像一个逻辑步骤。
他开始建立一项计划。他认识到，他必须对许多植物进行连续数代的培养，才能得到他所需要的统计信息。否则，只用几株植物，他就不可能得到足够多的样品，从而导致错误的结果。正如他在后来发表的一篇论文的引言中所述：“这的确需要某些勇气，才能承担这样艰巨的劳作。但显然这是我们最终能够达到解决问题的唯一途径，它对于有机体的进化极其重要。”
从1856年到1864年，他在修道院的花园里种植豌豆，仔细地记录一代又一代的性状。于是这位谦逊的修道士成为用公式表示遗传现象基本原理的第一人。他小心翼翼地做杂交实验，仔细检验和记录成千上万株植物的细节——他最著名的观察对象就是豌豆。
