Во-первых, в 1893–1898 гг. английский физиолог Дж. Ленгли открыл и детально описал принцип устройства и механизмы функционирования так называемой автономной (вегетативной) нервной системы. Дж. Ленгли выделил в ее составе два отдела (симпатический и парасимпатический), доказал их функциональный антагонизм и возможность самостоятельно осуществлять процессы регуляции физиологической активности подавляющего большинства внутренних органов и систем.

Во-вторых, экспериментальные исследования Н.И. Лунина (1881), Т. Кохера (1883), Д. Муррея (1891); Э. Шеффера (1894), Й. фон Меринга (1889), Ш. Броун-Секара (1889); И.П. Павлова (1897) показали существование принципиальной возможности не только нервной, но и гуморальной регуляции деятельности внутренних органов и показателей внутренней среды. На основании этих исследований была высказана гипотеза о существовании особых химических веществ, обладающих выраженной физиологической активностью, полностью подтвердившаяся уже в начале XX в. после открытия гормонов и витаминов.

Чрезвычайную эффективность механизмов нейрогуморальной регуляции наглядно продемонстрировали экспериментальные исследования физиологии пищеварительной системы, выполненные научной группой под руководством российского физиолога И.П. Павлова. И.П. Павлов и его сотрудники установили основные закономерности функционирования главных пищеварительных желёз (слюнных, желудочных, дуоденальных, поджелудочной железы, печени), раскрыли механизмы их регуляции и впервые сформировали целостное представление о деятельности пищеварительного тракта как единой физиологической системе (1897).

Наконец, в-третьих, были обнаружены физиологические механизмы, обеспечивающие сохранение постоянства внутренней среды в условиях непосредственного воздействия на нее внешних «враждебных агентов», определившие впоследствии открытие еще одной системы органов человеческого организма — иммунной.

Этот важнейший научный прорыв стал итогом сразу нескольких выдающихся открытий, первое из которых было совершено еще на рубеже 50-60-х годов XIX в., но в условиях господства прежней системы представлений не получило признания среди врачей. Автором открытия стал французский естествоиспытатель Л. Пастер, представивший экспериментальные доказательства того, что брожение и гниение вызываются не кислородом воздуха или другими гниющими телами, как полагали химики и врачи, а являются прямым следствием жизнедеятельности мириадов микроорганизмов, чрезвычайно широко распространенных в природе.

Созданная Л. Пастером биологическая теория брожения и гниения встретила настолько резкие возражения со стороны ведущих врачей и естествоиспытателей Европы, что принять доводы Л. Пастера осмелились буквально единицы. Одним из них стал английский хирург Дж. Листер, который столь остро переживал факт гибели большинства прооперированных пациентов от гнойно-септических осложнений операционных ран, что был даже готов оставить врачебную профессию.

Опираясь на исследования Л. Пастера, Дж. Листер предпринял попытку разработки и внедрения принципиально нового метода лечения ран, ориентированного на исключение контакта микроорганизмов с биологическими жидкостями и тканями организма. Из трех использовавшихся Л. Пастером способов решения этой задачи — фильтрация воздуха, нагревание органических растворов и применение химических реагентов — Дж. Листер остановился на последнем. Основным «антимикробным» химическим реагентом Дж. Листер избрал карболовую кислоту (фенол) и поставил задачу так «окружить рану карболовой кислотой», чтобы уже попавшие в нее «зародыши» были уничтожены, а «новые», находящиеся в воздухе, не имели возможности попасть в нее. Эффект от применения нового метода оказался поразительным: количество гнойно-септических осложнений сократилось на порядок.

Первые публикации Дж. Листера (1865,1867), содержавшие обоснование нового метода лечения и полученные им результаты, были встречены большинством коллег откровенно враждебно. Однако после того как в первой половине 70-х годов XIX в. ряд ведущих хирургов (Р. Фолькман, К. Тирш, Э. Бергман, Ж. Пеан), следуя методике Листера, свели в своих клиниках гнойно-септические осложнения операционных ран практически к нулю, новый метод, названный «листеризмом», завоевал всеобщее признание.

Успех листеризма заставил врачебное сообщество обратить самое пристальное внимание на мир микроорганизмов, который в одночасье превратился в один из важнейших факторов влияния на здоровье человека. Возникло обоснованное предположение, что не только гниение ран, но и многие эпидемические болезни (считавшиеся «болезнями гниения») могут быть следствием воздействия микробов.

В 1876–1882 гг. главным образом усилиями немецкого врача Р. Коха, считающегося наряду с Л. Пастером основоположником бактериологии, был разработан точный метод выявления и идентификации «специфических живых возбудителей», позволивший уже в последней четверти XIX в. установить инфекционную природу целого ряда болезней человека и животных. В частности, было неопровержимо доказано, что микроорганизмы являются причиной возникновения проказы (Г. Хансен, 1874), сибирской язвы (Р. Кох, 1876), рожи (Р. Кох, 1878; Ф. Леффлер, 1881; Л. Пастер и Л. Тюилье, 1882), гонореи (А. Нейссер, 1879), куриной холеры (Л. Пастер, 1880), брюшного тифа (К. Эберт, 1881), туберкулеза (Р. Кох, 1882), азиатской холеры (Р. Кох, 1883), сапа (Ф. Леффлер, В. Шутц, 1882), дифтерии (Т. Клебс, Ф. Леффлер, 1883), столбняка (Н.Д. Монастырский, 1883, А. Николайер, 1884; Китасато, 1890), мягкого шанкра (О.В. Петтерсен, 1887) и др.

Было также показано, что наиболее частой причиной возникновения воспаления легких, сепсиса (гноекровия), гнойных абсцессов, остеомиелита является стафилококк (Л. Пастер, Р. Кох). Кроме бактерий, в качестве возможных возбудителей болезней человека были признаны также грибы, простейшие (амебная дизентерия — Ф.А. Леш, 1875; малярийный плазмодий — А. Лаверан, 1880) и вирусы (Леффлер, 1898), впервые открытые в 1892 г. российским исследователем Д.И. Ивановским.

Чем больше обнаруживали специфических возбудителей смертельно опасных заболеваний человека, тем очевиднее становился вопрос о том, что «организм человека и животных обладает какой-то способностью бороться с ними, так как иначе весь род человеческий давно должен был бы вымереть» (И.И. Мечников, 1883).

Попытки дать строгое естественнонаучное объяснение этой «способности», получившей название невосприимчивости или иммунитета, привели к накоплению множества фактов, позволивших уже в 80-90-х годах разработать сразу четыре теории иммунитета. Две из них — теория «истощения» Л. Пастера (1883) и теория «прибавочной субстанции» О. Шово (1888) почти сразу же оказались полностью опровергнутыми, а две другие — клеточная и гуморальная, напротив, завоевали множество сторонников.

В основе клеточной теории, впервые высказанной российским ученым И.И. Мечниковым в 1883 г., лежало совершенное им же годом ранее открытие особых клеток (фагоцитов), обладающих свойствами обнаруживать проникающие в организм чужеродные «агенты внешней среды», захватывать их, а затем переваривать в своей протоплазме. Фундаментом гуморальной теории послужили работы Ф. Леффлера и Э. Ру, 1887; Э. Беринга, 1890; Г. Бухнера, 1889; П. Эрлиха, 1891; В.И. Исаева и Р. Пфейффера, 1894; Л. Дейча, 1899; Ж. Борде, убедительно доказавшие существование в крови невосприимчивых организмов особых белков (антител и комплемента), способных вступать в физико-химическое взаимодействие с микробами и продуктами их жизнедеятельности (антигенами) и уничтожать (склеивать, осаждать) их.