«Средства против бактерий, – считал Эрлих, – надо искать среди красителей. Они пристают к волокнам тканей и таким образом окрашивают материю. Так же они пристают и к бактериям и тем самым убивают их. Они прокалывают бактерии, как иглы бабочек. Поищем среди красителей. Мы найдем победителей бактерий и уничтожим инфекционные болезни».

После получения медицинского диплома Эрлих был назначен главным врачом клиники Фридриха фон Фрерихса берлинской больницы «Шарите» и здесь продолжил гематологические исследования. Но теперь он занимался окрашиванием живых тканей. Окрашивая больную печень, Эрлих видел туберкулезных зародышей еще до Коха. Но понял это только на заседании берлинского физиологического общества в марте 1882 года, когда Кох докладывал об открытии туберкулезного микроба. Как говорил ученый позднее: «Это было самое захватывающее переживание в моей научной жизни».

В 1883 году Эрлих женился на Хедвиге Пинкус, дочери фабриканта-текстильщика. В семье у них было две дочери.

В 1885 году Эрлих опубликовал труд «Потребность организма в кислороде», в котором сформулировал теорию боковых цепей деятельности клеток. «Живая протоплазма должна соответствовать гигантской молекуле, взаимодействующей с обычными химическими молекулами так, как солнце с мельчайшими метеоритами, – писал Эрлих. – Мы можем предположить, что в живой протоплазме ядро со специальной структурой отвечает за специфические, свойственные клетке функции и к этому ядру присоединены наподобие боковых цепей атомы и их комплексы».

В 1888 году ученый во время лабораторного эксперимента заразился туберкулезом и вместе с семьей отправился лечиться в Египет. В Африке ученый не только не излечился, но, напротив, к туберкулезу прибавился еще и диабет. Тем не менее, почувствовав себя лучше, Эрлих в 1890 году вернулся в Берлин. В течение некоторого времени он работал в собственной лаборатории, пока Кох не нашел для него должность сначала в Моабитской муниципальной больнице, а затем в Институте инфекционных заболеваний.

Здесь Эрлих продолжал исследования в области иммунологии. Он установил, что антитела у млекопитающих могут передаваться с материнским молоком, а это создает пассивный иммунитет для потомства.

Благодаря своей веселости и скромности Эрлих легко приобретал друзей, но, будучи вместе с тем и неглупым человеком, он старался, чтобы в число этих друзей попадали иногда и влиятельные люди. В 1896 году он оказывается вдруг директором своей собственной лаборатории, носившей громкое название: «Прусский королевский сывороточный институт». Этот институт находился в Штеглице, близ Берлина, и состоял всего из двух комнат; в одной из них раньше помещалась пекарня, а в другой, поменьше, была конюшня.

«Причина всех наших неудач заключается в недостаточной точности работы, – говорил Эрлих, вспоминая, как один за другим лопались мыльные пузыри пастеровских вакцин и сывороток Беринга. – Обязательно должны быть какие-то математические законы, управляющие действием ядов, вакцин и сывороток».

Он использовал свои знания в области химии для стандартизации механизмов действия токсинов, антитоксинов и сывороток.

В 1899 году Институт разработки и контроля сывороток был расширен и переведен во Франкфурт-на-Майне. В это время Эрлих опубликовал свои окончательные выводы по применению теории боковых цепей в иммунологии. Следуя направлениям, которые он развил в труде по кислородной потребности организмов, ученый подчеркивал, что антитела могут вырабатываться не только в результате прямых химических взаимодействий между токсинами (или другими антигенами) и клетками. Поскольку антитела похожи на некоторые питательные вещества, они могут реагировать с рецепторами, расположенными на поверхности клеток. В результате клетки начинают усиленно вырабатывать такие рецепторы, взаимодействующие в крови с токсинами. Следовательно, в роли антител могут выступать рецепторы клеток, с которыми взаимодействуют антигены.

Теория боковых цепей оказала большое влияние на развитие науки, хотя лишь немногие ученые согласились с ней полностью. Важнейшее достижение Эрлиха состояло в том, что он представил взаимодействие между клетками, антителами и антигенами как химические реакции.

В 1908 году Эрлиху совместно с Мечниковым была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине «за работу по теории иммунитета».

В нобелевской лекции ученый выразил уверенность в том, что ученые начали «понимать механизм действия терапевтических веществ…». «Я надеюсь также, – отметил он далее, – что, если эти направления будут систематически развиваться, вскоре нам станет легче, чем до сих пор, разрабатывать рациональные пути синтеза лекарств».

Как пишет П. де Крайф: «Все свои знания и идеи Пауль Эрлих черпал из книг. Вся его жизнь протекала среди научной литературы; он выписывал химические журналы на всех известных ему языках и несколько – на неизвестных. Его лаборатория настолько была завалена книгами, что, когда входил посетитель и Эрлих говорил ему: «Садитесь, прошу вас!», то садиться было некуда. Из всех карманов его пиджака – если только он не забывал его надеть – торчали журналы, а приносившая ему утром кофе горничная спотыкалась и падала на невероятные горы книг, наполнявших его спальню. Из-за своей страсти к книгам и дорогим сигарам Эрлих всегда был в нужде».

В 1901 году он прочитал об исследованиях Альфонса Лаверана, и с этого, собственно, начались его восьмилетние поиски «магической пули». Лаверан, как известно, открыл микроб малярии, а в последнее время упорно работал над трипаносомами. Впрыскивая мышам этих хвостатых дьяволов, вызывающих у лошадей так называемую болезнь Кадера с поражением всей задней части тела, Лаверан нашел, что трипаносомы убивают мышей в ста случаях из ста. Затем он впрыскивал под кожу зараженным мышам мышьяк и наблюдал от этого некоторое улучшение, но в конце концов ни одна из мышей окончательно не поправилась.