Premio Nobel de Fisiología o Medicina 1945 por el descubrimiento de la penicilina y su efecto curativo en varias enfermedades infecciosas, compartido con Sir Alexander Fleming y Sir Howard Walter Florey.
Ernst Chain nació en Berlín en 1906, donde su padre había establecido una fábrica química. Con estos antecedentes, no es de extrañar que estudiara química y fisiología en la Universidad Friedrich-Wilhelm y que obtuviera un doctorado en filosofía (sobre la especificidad óptica de la medicina). (sobre la especificidad óptica de las esterasas) en el Instituto de Patología del Hospital Charité. Esta temprana carrera le puso en contacto con luminarias como Walther Nernst, Max Planck, Otto Hahn y Otto Warburg, un panteón que es testimonio del asombroso talento científico alemán de los años 20 y 30.
Al mismo tiempo, Chain se convirtió en un pianista lo suficientemente capaz como para dar conciertos públicos. Durante un tiempo fue el crítico musical del periódico vespertino berlinés Welt am Abend y se planteó seriamente una carrera musical.
La familia de Chain era judía y, tras la llegada de Hitler al poder, no perdió tiempo en buscar refugio en Inglaterra. Su padre había muerto cuando él tenía trece años. Su madre y su hermana se quedaron en Berlín, pero perecieron en un campo de concentración.
El primer puesto de Chain en Inglaterra fue en el University College Hospital, pero, al no estar impresionado por las instalaciones, se trasladó rápidamente al Departamento de Bioquímica de Cambridge, a pesar de la advertencia de Norman Pirie de que las cosas eran aún peores allí. No obstante, realizó un doctorado sobre las propiedades ácido-base de los fosfolípidos lecitina y cefalina bajo la supervisión de Frederick Gowland Hopkins, a quien admiraba mucho.
En 1935 Howard Florey se convirtió en profesor de patología en Oxford y en septiembre de 1935 Chain se unió a él en la nueva Escuela Sir William Dunn. El área general de investigación de Chain siempre había sido la enzimología y Florey le sugirió que estudiara la acción de la lisozima, la enzima bacteriolítica que Alexander Fleming había identificado en 1920. Mientras trabajaba en esta enzima, Chain dio con el artículo de Fleming sobre la penicilina del hongo Penicillium notatum. Los intentos anteriores de purificar la penicilina en 1932 habían fracasado, pero Florey y Chain coincidieron en que había llegado el momento de investigar a fondo las sustancias antimicrobianas, por lo que Chain empezó a experimentar con el Penicillium en el invierno de 1938-1939.
La relación entre estos dos hombres no fue, como es sabido, exenta de fricciones, pero ambos coinciden en que la decisión de trabajar con la penicilina fue impulsada por la curiosidad bioquímica y en absoluto por la posibilidad de obtener beneficios clínicos. Florey observó: «La gente a veces piensa que yo y los demás trabajamos en la penicilina porque nos interesaba el sufrimiento de la humanidad. No creo que se nos pasara por la cabeza el sufrimiento de la humanidad. Se trataba de un ejercicio científico interesante, y el hecho de que tuviera alguna utilidad en medicina es muy gratificante, pero ésta no fue la razón por la que empezamos a trabajar en ella».
Para entonces el grupo de Florey se había reforzado con la llegada, también desde Cambridge, del ingenioso Norman Heatley. Fue Heatley quien ideó la técnica de retroextracción para purificar eficazmente la penicilina a granel, en la que el ingrediente activo de la penicilina se transfería de nuevo al agua cambiando su acidez.
El experimento crítico tuvo lugar en mayo de 1940 (el diario de Heatley lo registra a las 11 de la mañana del sábado 25 de mayo de 1940) cuando ocho ratones fueron infectados sistémicamente por inyección intraperitoneal de una dosis letal de Streptococcus pyogenes. Una hora más tarde, cuatro de los ratones recibieron inyecciones subcutáneas de penicilina. Por la mañana, los ratones no tratados estaban muertos. Los tratados con penicilina estaban bien y sobrevivieron durante días o semanas. La historia anecdótica es que cuando Chain llegó y vio los ratones vivos bailó emocionado.
Esto condujo a la producción a gran escala de penicilina pura y a la resolución de su química. Tan trascendental fue este trabajo que ahora es una nota a pie de página casi insignificante que, por resolver el mecanismo de acción de la penicilina, Ernst Chain y Howard Florey compartieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1945 con Alexander Fleming.