Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 1945 für die Entdeckung des Penicillins und seine heilende Wirkung bei verschiedenen Infektionskrankheiten, gemeinsam mit Sir Alexander Fleming und Sir Howard Walter Florey.
Ernst Chain wurde 1906 in Berlin geboren, wo sein Vater eine chemische Fabrik gegründet hatte. Vor diesem Hintergrund ist es nicht verwunderlich, dass er Chemie und Physiologie an der Friedrich-Wilhelm-Universität studierte und einen D.Phil. (über die optische Spezifität von Esterasen) am Institut für Pathologie der Charité. Diese frühe Karriere brachte ihn in Kontakt mit Koryphäen wie Walther Nernst, Max Planck, Otto Hahn und Otto Warburg, ein Pantheon, das von dem erstaunlichen deutschen wissenschaftlichen Talent der 1920er und 30er Jahre zeugt.
Zur gleichen Zeit wurde Chain ein ausreichend guter Pianist, um öffentliche Konzerte zu geben. Er war eine Zeit lang Musikkritiker der Berliner Abendzeitung Welt am Abend und dachte ernsthaft über eine musikalische Karriere nach.
Kains Familie war jüdisch, und nach Hitlers Machtergreifung verlor er keine Zeit und suchte Zuflucht in England. Sein Vater war gestorben, als er dreizehn Jahre alt war. Seine Mutter und seine Schwester blieben in Berlin, nur um in einem Konzentrationslager umzukommen.
Chains erste Stelle in England war am University College Hospital, aber da er von den dortigen Einrichtungen unbeeindruckt war, wechselte er schnell zum Department of Biochemistry in Cambridge, obwohl Norman Pirie ihn warnte, dass es dort noch schlimmer war! Dennoch promovierte er über die Säure-Basen-Eigenschaften der Phospholipide Lecithin und Cephalin unter der Leitung von Frederick Gowland Hopkins, den er sehr bewunderte.
Im Jahr 1935 wurde Howard Florey Professor für Pathologie in Oxford und im September 1935 trat Chain in die neue Sir William Dunn School ein. Chains allgemeines Forschungsgebiet hatte schon immer in der Enzymologie gelegen, und Florey schlug vor, dass er sich mit der Wirkung von Lysozym befassen sollte, dem bakteriolytischen Enzym, das Alexander Fleming 1920 identifiziert hatte. Bei der Arbeit an diesem Enzym stieß Chain auf Flemings Arbeit über Penicillin aus dem Pilz Penicillium notatum. Frühere Versuche im Jahr 1932, Penicillin zu reinigen, waren gescheitert, aber Florey und Chain waren sich einig, dass die Zeit jetzt reif war für eine gründliche Untersuchung antimikrobieller Substanzen, und so begann Chain im Winter 1938-1939 mit Experimenten mit Penicillium.
Die Beziehung zwischen diesen beiden Männern war bekanntlich nicht reibungslos, aber beide stimmen darin überein, dass die Entscheidung, an Penicillin zu arbeiten, von biochemischer Neugier getrieben war und keineswegs von der Möglichkeit eines klinischen Nutzens. Florey bemerkte: „Die Leute denken manchmal, dass ich und die anderen an Penicillin gearbeitet haben, weil wir an der leidenden Menschheit interessiert waren. Ich glaube nicht, dass wir jemals über die leidende Menschheit nachgedacht haben. Es war eine interessante wissenschaftliche Aufgabe, und es ist sehr erfreulich, dass sie in der Medizin von Nutzen war, aber das war nicht der Grund, warum wir mit der Arbeit daran begannen.“
Zu diesem Zeitpunkt hatte sich Floreys Gruppe durch die Ankunft des genialen Norman Heatley, ebenfalls aus Cambridge, verstärkt. Heatley war es, der die Rückextraktionstechnik zur effizienten Reinigung von Penicillin in großen Mengen entwickelte, bei der der Wirkstoff des Penicillins durch Veränderung seines Säuregehalts in Wasser zurückübertragen wurde.
Das entscheidende Experiment fand im Mai 1940 statt (in Heatleys Tagebuch ist es für Samstag, den 25. Mai 1940, 11 Uhr morgens vermerkt), als acht Mäuse durch intraperitoneale Injektion einer tödlichen Dosis von Streptococcus pyogenes systemisch infiziert wurden. Eine Stunde später erhielten vier der Mäuse eine subkutane Injektion von Penicillin. Am nächsten Morgen waren die unbehandelten Mäuse tot. Den mit Penicillin behandelten Mäusen ging es gut und sie überlebten Tage bis Wochen. Die Anekdote besagt, dass Chain, als er die lebenden Mäuse sah, vor Aufregung tanzte.
Dies führte zur großtechnischen Herstellung von reinem Penicillin und zur Entschlüsselung seiner Chemie. Diese Arbeit war so bedeutsam, dass es heute eine fast unbedeutende Fußnote ist, dass Ernst Chain und Howard Florey für die Entschlüsselung des Wirkmechanismus von Penicillin gemeinsam mit Alexander Fleming 1945 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin erhielten.