化学家Josef Klarer和Fritz Miestzsch合成了数千种染料，并由德国病理学家和细菌学家格哈德·多马克在实验室中对感染病菌的小鼠进行了试验。在无数次失败之后，一种称为百浪多息的染料终于获得了成功，成为世界上第一种真正通用的抗生素。尽管拜耳实验室团队认为埃尔利希的理论是百浪多息药效显著的原因，但后来的研究显示，这与该化合物的染色能力并没有关系。
到底是什么让抗生素拥有如此神奇的功能呢？
相对而言，发明能在皮肤和组织表面上杀死微生物的新型消毒药水要简单得多。然而，消毒药水是非常可怕的杀菌剂：破坏细菌基本结构的化学物质往往也会破坏人体细胞中的相同结构。幸运的是，有些细菌结构并不会存在于人体细胞中，即使存在，它们也非常不同。这就是抗生素功能的关键：利用细菌与人类细胞相似而不相同的事实。
从第一种抗生素被发现以来的将近一个世纪时间里，我们已经发现了一个可以利用的细菌特异性特征库。例如，抗生素磺胺针对的是人类身上不存在的一部分细菌生命过程。叶酸和维生素B9一样，在所有生物体中都是DNA合成的必需物质。人类通过食用水果和蔬菜获得叶酸，但细菌必须通过与人体细胞完全不同的过程从头开始合成。与其他磺胺类药物一样，磺胺通过在细菌体内竞争酶反应位点，抑制叶酸的合成，从而阻止细菌的DNA合成过程，同时不会对人体新陈代谢产生影响。
亚历山大·弗莱明在1928年偶然发现的青霉素（盘尼西林），以及其他β-内酰胺类抗生素（如美罗培南），针对的也是人类细胞不具有的部分细菌结构：细胞壁。细菌细胞就像是装得太满、用麻线包扎起来的烤肉，麻线就相当于细胞壁，一旦去掉，细菌细胞就会“爆炸”。
