Тем самым проблема активной иммунизации была разрешена по примеру Пастера, но при совершенно иных условиях. Эрлих сам применил свое учение также и практически. Из его работ в этой области следует особо упомянуть работу о противодифтерийной сыворотке и работу о туберкулине. Но славу ему принесла его теория боковых цепей. Только такой исследователь, который так много работал над красками и мыслил с такой фантазией, смог содать эту теорию, ставшую для того времени ключом для понимания действия яда, иммунитета и химиотерапии. Ученые всегда утверждали, что между клеткой и такими веществами, как краски, яды и ферменты, существует специфическая притягивающая сила. Только определенные клетки поддаются окраске определенным, красителем или воспринимают определенный яд.
Таким образом, по мнению Эрлиха, существует специфическая восприимчивость, которая может основываться только на том, что эти клетки обладают особой частью, группой атомов, рецептором, т. е. боковой цепью, с которой соединяется группа атомов постороннего вещества, например красителя. Первую группу атомов Эрлих назвал гаптофорной в отличие от токсофорной группы, которой обладает яд. Итак, в данном случае обе группы соединяются, сцепляются друг с другом и таким образом происходит окраска клетки или ее отравление. По выражению Эрлиха, они подходят одна к другой, как ключ подходит к замку. Эрлих объяснял таким образом действие чужеродных веществ на клетки: вещества должны быть фиксированы, чтобы они могли действовать (corpora non agunt nisi fixata); так гласила предложенная им формула. Это зависит не от краски и не от яда, а от гаптофорной группы, которая должна быть налицо, чтобы произошло окрашивание или действие яда. Этим объясняется также и стойкость к яду, наблюдаемая у некоторых животных: введенный им или принятый ими яд иногда может оставаться в крови в течение ряда дней, не оказывая действия, в то время как у животных, чувствительных к нему, он быстро попадает туда, где имеются клетки с соответствующей гаптофорной группой.
Нечто подобное некогда высказал Парацельс, когда он говорил о «спикуле», о «рыболовных крючках», которыми действенные лекарства должны быть снабжены, чтобы они могли прикрепляться к больным органам. Впоследствии Эрлих построил свою теорию боковых цепей. Задача рецептора, по его представлениям, состоит не в том, чтобы ожидать появления яда; эта группа должна служить также и другим целям, например питанию клеток. Именно эта мысль побудила его и далее разрабатывать свою теорию, и он, в конце концов, пришел к представлению об иммунитете: если комплекс рецепторов скован даже не смертельной дозой яда, то он все же не в состоянии своей соответствующей частью выполнять свои функции, касающиеся питания; эта часть рецепторов, ввиду этого, выпадает, а так как каждый дефект ткани должен быть восполнен, то происходит новое образование этой части рецепторов, причем они образуются в изобилии и тогда в бездействии находятся в крови; но наступает время, когда эти избыточные рецепторы все–таки начинают действовать; это происходит тогда, когда тот яд, на который они установлены, оказывается снова внесенным в организм и может быть последним охвачен, связан. Ибо когда этот яд появляется снова, то рецепторы уже имеются, и именно в этом тайна иммунитета. Эта теория иммунитета была в состоянии дать представление о сущности отравления: гаптофорная группа яда и группа рецепторов клетки организма должны быть в известном отношении одна с другой; от этого отношения и зависит, является ли отравление легким, тяжелым или смертельным или же яд вследствие избытка рецепторов вообще обезвреживается.
Эрлих пошел дальше и столкнулся с проблемой гемолиза: некоторые яды, в том числе также и яды, вырабатываемые бактериями, растворяют красные кровяные шарики. Это явление изучал Борде, который предложил понятие «гемолизины», т. е. яды, растворяющие красные кровяные шарики. Эрлих видел тесную связь между этим учением и своей теорией боковых цепей. Разрабатывая вопрос о гемолизе, он установил, что изучение этой проблемы возможно продолжать в лаборатории; он пришел к чрезвычайно важным результатам в рамках учения об иммунитете, и именно за эти свои успехи он получил Нобелевскую премию.