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19世纪末20世纪初，巴斯德发现了细菌，人们对他的细菌引起疾病的理论深信不疑。同时代的俄国生物学家梅契尼科夫却有一个问题大惑不解：同一种微生物为什么能使一部分人或动物得病，而不能使另一部人或动物得病？当时没有人能解释清楚。
梅契尼科夫1845年5月15日生于乌克兰哈尔科夫州伊万诺夫村一个农民家庭里，17岁时以优异成绩考入卡尔可夫大学。贵族学生看不起他，但他却以顽强的毅力学习，只用两年时间就完成了大学的全部学业。接着，他就到德国的格林缪根大学去留学。
在德国留学期间，梅契尼科夫埋头学习和试验，曾发生过这样一件趣事：有一次，他在实验室中做实验，聚精会神地操作，目不转睛地观察，一丝不苟地记录。一直到天黑，才发现实验室的大门被管理人员在外面锁上了。梅契尼科夫虽然有些渴和饿，但他却把这一夜当作极好的实验机会，整整在实验室里工作了一夜。第二天一上班，当管理人员打开大门，发现梅契尼科夫正在继续地实验时，竟迷惑不解地问道：“怎么您这么早就到实验室来了？”
1865年，20岁的梅契尼科夫获硕士学位。23岁时，由于他研究低等动物胚胎发育的卓著成绩，获得了动物学博士学位。
1870年他回到俄国，被任命为乌克兰敖德萨大学的动物学教授，那时他刚刚25岁，是俄国最年轻的教授。
梅契尼科夫致力于免疫学的研究。他对变形虫进行了仔细地观察，发现它们的细胞内有消化现象。接着，他在一次研究海星的幼虫时，竟发现一些白细胞能游走，并吞噬着异物，使本身的创伤愈合。这一发现使他欣喜若狂，他高兴地抓住同事的臂膀说：“我发现白细胞的奥秘了！”
后来，经过多次实验证实，如果病原菌数目不多，就可能被白细胞完全吞噬、消灭，机体就不致患病；如果病原菌数目过多，白细胞就不能全部吃掉它们，机体就会患病或死亡。根据这些研究成果，梅契尼科夫系统地提出了吞噬细胞理论，于1884年发表了他的名著《机体对细菌的斗争》。他在书中说，白细胞就像机体中的流动部队一样，吞噬、清扫着入侵的细菌和其他异物，保卫着机体的健康。
梅契尼科夫的理论震动了整个医学界，但攻击他的人也不在少数。有的权威人物甚至挖苦他说：“梅契尼科夫的吞噬理论，会吃掉他自己，让他见鬼去吧！”
梅契尼科夫是一个不达目的誓不罢休的人，他对这些诽谤的回答是：“沿着别人的脚印走并不困难，但我要坚定地走自己的路！”法国微生物学家巴斯德十分赞赏和支持他，特地把他邀请到巴黎大学，他便成了巴黎大学的教授，并担任了新成立的巴斯德研究院的副院长。从此，梅契尼科夫继续深入地研究他的免疫学，发表了一系列的重要著作，不断地揭示细胞免疫的奥秘。他的理论，赢得越来越多的人的承认，经受住了科学的考验。1908年，他光荣地获得了诺贝尔生理学和医学奖金。
1912年3月15日，他被公推为法国科学院的外国院士。获得这种荣誉在当时他是独一无二的。
1916年6月16日，梅契尼科夫逝世于巴黎，终年71岁。