Penicillin là kháng sinh đầu tiên mà các nhà y khoa học khám phá ra. Cũng như một số các kết quả nghiên cứu khác, sự tìm ra kháng sinh là kết quả của sự tình cờ và cực kỳ mới lạ.

Số là một sinh viên y khoa người Anh, Alexander Flemming (1881-1955) có ý định trở thành một y sĩ.

Anh ta làm việc tại phòng Chủng Ngừa của bệnh viện St Mary London trong vòng 49 năm. Vào năm 1928, một đĩa cấy vi khuẩn bị nhiễm một loại mốc meo, không phải do bay qua một cửa mở như đã đoán mà có thể là từ một phòng thí nghiệm đang nghiên cứu về một loại mốc hiếm. Hộp này bị bỏ quên trong khi Alex đi nghỉ hè ba tuần lễ. Thời tiết mới đầu đủ lạnh để mốc meo mọc rồi lại đủ ấm để vi khuẩn phát triển, đã giết các vi khuẩn kế cận. Mốc meo tiết ra một loại kháng sinh rất mạnh mà Alex đặt tên là “penicillin.”

Tiếp tục nghiên cứu, Alex thấy Penicillin rất công hiệu tiêu diệt vi khuẩn gây ra nhiều bệnh nhiễm nguy hiểm nhưng không gây ảnh hưởng tới tác dụng của bạch huyết cầu. Anh ta cũng nhận thấy chất này không gây nguy hiểm gì cho động vật khỏe mạnh. Tuy nhiên anh đã không dùng kháng sinh này cho súc vật đã được cố tình tiếp nhận vi khuẩn độc hại. Lý do thầm kín của quyết định này là sau khi trộn lẫn penicillin với máu trong phòng thí nghiệm, kháng sinh này mất rất nhiều công hiệu. Dù là một chuyên viên cực giỏi, Alex không nhận ra rằng sự việc xảy ra trong phòng thí nghiệm khác với sự việc trong cơ thể. Rồi đến năm 1929, anh ta phổ biến qua loa về kết quả này và chuyển sang nghiên cứu khác, không bao giờ nhắc lại khám phá này nữa.

Có lẽ Penicillin không bao giờ trở thành thuốc kháng sinh nếu không có một nhà bác học xuất sắc nhưng dễ nổi giận người Áo, Howard Florey. Vào năm 1935, ở tuổi 37, Howard đã đứng đầu bộ môn Bệnh Lý Học tại Oxford. Tại đây, ông ta mời nhà sinh hóa học xuất sắc người Đức gốc Do Thái mới thoát thân khỏi cảnh tù đầy của Đức Quốc Xã là Ernerst Chain. Hai người sát vai nhau tìm kiếm kết quả nghiên cứu khoa học về các chất kháng sinh.

Sau khi duyệt xong hơn 200 nghiên cứu, Ernerst đọc được kết quả nghiên cứu của Alex. Họ đã có sẵn một mẫu mốc Penicillin notatum và bắt đầu cấy chúng. Ngay sau đó, họ gặp khó khăn khi tách những chất chính từ lớp mốc meo vì chỉ có 2/triệu là penicillin nguyên chất. Họ có thể đã bỏ cuộc nếu không có sự tiếp tay của nhà sinh hóa học người Anh, Norman Heatleay, khi tìm ra cách chuyển penicillin trở lại trạng thái nước bằng cách thay đổi độ acit của nó.

Trong khi đó thì nước Anh đang có chiến tranh. Mặc dù thiếu ngân sách và luôn luôn bị đe dọa oanh tạc, các khoa học gia tiếp tục tinh chế dược phẩm và bắt đầu thử dùng dược phẩm này. Vào ngày thứ Bảy, 25 tháng 5, 1940, họ cấy vào tám con chuột với một lượng vi khuẩn streptococci lớn; bốn con được cho dùng Penicilln. Tới sáng ngày, những chú chuột không được chữa với penicillin đều chết trong khi những con đã được dùng penicillin đều sống và khỏe mạnh. Bình thường Howard rất khiêm nhường, phải đã phải kêu lên: ‘Thật là phi thường’.

Nhận thấy khả năng của dược phẩm mới khám phá, đặc biệt là đối với các chiến binh bị thương trong thế chiến hai, Howard chuyển bộ môn của mình thành cơ sở sản xuất thuốc này. Heatly nhận thấy cái bình đi tiểu tiện-đại tiện tại nhà thương là dụng cụ tốt nhất để nuôi mốc meo penicillin. Sau chót, họ nghĩ là đã có đủ penicillin để thử trên người bệnh. Và cảnh sát viên Albert Alexander được lựa chọn. Anh này mang trên mình những mảng nhiễm trùng rất trầm trọng. Vì có quá ít penicillin, trong ngày đầu chữa trị, các bác sĩ đã phải vớt vát trong nước tiểu số thuốc được thải ra để dùng cho ngày thứ ba. Chẳng may sau đó thuốc không còn và anh cảnh sát mãn phần.

Sau đó nhóm khoa học gia bắt đầu chữa cho bốn bệnh nhân và họ thành công mỹ mãn. Một trong số các khoa học gia nhận thấy không đủ ngân khoản để tiếp tục thử nghiệm, họ cầu cứu tới công ty dược phẩm British. Chẳng may là khi đó công ty phải lo cung cấp cho nhà nước đang lâm cảnh chiến tranh. Vào tháng Bảy năm 1941, quá thất vọng, hai khoa học gia của nhóm là Norman Heatley và Howard Florey phải qua Hoa Kỳ cầu cứu.

Nơi đây, Florey gây được sự lưu tâm của ban tham mưu Bộ Canh Nông và được giới thiệu tới cơ sở Northern Regional Research Laboratory ở Peoria, Illinois. Đây là nơi có rất nhiều chuyên gia hạng nhất về cách thức lên men.

Heatley làm việc ở đây mấy tuần lễ với khoa học gia Andrew J. Moyer. Ông này khai thác kết quả nghiên cứu từ khoa học gia Anh tối đa nhưng từ chối chia sẻ kết quả nghiên cứu của mình. Tới khi đó thì Hoa Kỳ tham dự vào Thế Chiến Hai, Moyer gia tăng sản xuất tới 34 lần và 3 công ty dược phẩm tỏ ý muốn đầu tư. Thấy nguồn lợi quá lớn, chính phủ Hoa Kỳ cũng nhập cuộc và ngân khoản dành cho dự án này được dành ưu tiên như ngân sách phát triển bom nguyên tử.

Florey trở lại Anh quốc với lời hứa là sẽ có đủ penicillin để nghiên cứu nhưng cay đắng thay là chỉ nhận được có ba mẫu cỏn con và lâm vào cảnh rất giới hạn tại phòng thí nghiệm của mình tại Oxford. Tất cả penicillin được dành ưu tiên cho quân đội Hoa Kỳ!

Vào năm 1943, các công ty sản xuất dược phẩm của Anh tung ra thị trường rất nhiều penicillin và đến tháng Năm, Florey sang Bắc Phi và dùng thử kháng sinh này cho các chiến binh và hết sức thành công. Penicillin cũng chữa khỏi các bệnh lậu mủ và các tướng lãnh đã dùng thuốc để chữa binh sĩ bị bệnh để họ có thể tham dự vào cuộc giải phóng Sicily.

Đến ngày D-Day vào tháng Sáu, 1944, có vô số kháng sinh để chữa cho quân đội đồng minh bị thương tích. Các quốc gia như Ý Đại Lợi, Nhật Bản, Đức chưa bao giờ góp phần vào việc tìm ra penicillin cho nên sau đại chiến một số lớn chiến binh bị thương ở chân tay đều được gửi về điều trị tại quê hương của họ.

Vào năm 1945, bộ ba khoa học gia Alexander Fleming, Howard Florey và Earnest Chain chia nhau giải Nobel vì đã tìm ra penicillin. Dù đóng góp rất lớn trong việc khám phá này nhưng Norman Heatly không nhận được phần thưởng nào ngoại trừ lời khen đãi bôi suông. Andrew Moyer đã giữ kín kết quả các nghiên cứu của mình và xuất bản dưới tên riêng mặc dù các công trình nghiên cứu căn bản là của Heatly. Sau đó ít lâu, Moyer xin bản quyền kết quả nhiên cứu về penicillin tại Anh và thu về cả mấy triệu mỹ kim. Đáng buồn là phải đợi tới tháng Mười, 1990, Norman Heatly mới được ban cho tước vị danh dự bác sĩ tại Oxford University.