Вместе с поиском возбудителей болезней и способов защиты от них врачей и ученых волновал вопрос, почему и как именно организм борется с инфекциями. Родоначальниками иммунологии признаны Илья Мечников и Пауль Эрлих. Интересно то, что оба они выражали прямо противоположные точки зрения и в течение десятилетий вели непрекращающиеся научные дебаты.
Мечников считал, что от чужеродного вмешательства организмы защищают фагоциты (белые кровяные тельца). К такому выводу он пришел, наблюдая в микроскоп за прозрачной личинкой морской звезды, в тело которой он ввел немного красной краски — кармина. К зернам краски устремились блуждающие клетки, которые их «съели» и окрасились сами. После этого Мечников вставил под кожу личинок несколько шипов от роз и на следующий день увидел, что красные клетки окружили инородное тело. Рассуждения ученого были таковы: ни одно заболевание, вызываемое болезнетворными микробами, не обходится без воспаления, и если разгадать сущность воспаления, то откроется и способ, благодаря которому организм борется с микробами. Навстречу микробам движутся блуждающие клетки-защитники, после чего начинается ожесточенная борьба — человека лихорадит, поднимается температура, и в том случае, если фагоциты (по-древнегречески «фаго» — пожираю, «цитос» — клетка) удается победить микробы, то пациент выздоравливает.
Свои идеи в 1883 году Мечников впервые обнародовал на съезде естествоиспытателей и врачей в Одессе. В своем докладе «Целебные силы организма» он сказал: «Ученые давно обратили внимание на тот факт, что люди, несмотря на то, что ежеминутно проглатывают и вдыхают миллионы болезнетворных бактерий, не всегда заболевают, заражаются. Видимо, и в теле человека имеются клетки, похожие на амеб, которые способны поедать и тем обезвреживать наших врагов. Эти клетки живут в крови человека и известны под именем белых кровяных телец… Поскольку мы говорим о болезнях, причиняемых бактериями, то есть микроскопическими твердыми телами, постольку и целебные силы организма являются в виде свойств блуждающих клеток есть и переваривать этих паразитов... Явления предохранительной прививки, быть может, сведутся к особенностям пищеварительной способности целебных клеток, способности, которая, как мы знаем по опыту, подвержена чрезвычайным, до каприза доходящим индивидуальным колебаниям».
От низших животных Мечников перешел к изучению млекопитающих и заметил, что белые кровяные тельца вакцинированного кролика справляются с микробами сибирской язвы, а не вакцинированного — не успевают. Таким образом, он сделал вывод, что иммунитет зависит от степени «дрессировки» фагоцитов.
В противовес фагоцитарной теории Пауль Эрлих утверждал, что микробов уничтожают не фагоциты, а кровяная сыворотка и другие тканевые жидкости организма. Однако, как оказалось, правы были и тот, и другой. И в 1908 году и Мечников, и Эрлих получили Нобелевскую премию в области медицины.