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这些互不相关的发现构成了免疫系统认知的基础。
1621年，意大利解剖学家法布里休斯·阿夸本登特（FabriciusabAquapendente）解剖了一只鸡，发现鸡尾巴下面有一个囊状器官。我们现在称其为法氏囊。多年来，人们认为这个囊没有任何作用。直到20世纪50年代，科学家们才认识到这个器官的重要性。结果表明，法氏囊是鸟类用于B细胞发育的特有器官，对鸟类的免疫系统至关重要。在哺乳动物中，B细胞是在骨髓中发育的。
1622年7月23日，意大利科学家加斯帕·阿瑟利（GaspareAselli）解剖了一只狗，并在其胃里观察到了乳静脉。乳静脉的作用曾多年来不为人所知。我们现在知道它们含有白细胞——T细胞、B细胞和其他细胞的混合物。
1882年，俄国动物学家埃黎耶·梅契尼科夫（ÉlieMetchnikoff）发现，当他把小刺钉入海星幼虫时，刺周围会有不寻常的细胞，很像有血液的动物的白细胞聚集在炎症部位。他假设白细胞可以包围并杀死病原体。他的发现遭到了质疑，但是最终为他赢得了1908年的诺贝尔奖。
1891年，德国犹太医生保罗·埃尔利希（PaulEhrlich）推测，如果他能制造出一种能够选择性靶向致病生物体的化合物，那么他就可以利用这种化合物给该生物体输送一种毒素。他把这种化合物和毒素称为“魔术子弹”。他创造“魔术子弹”用以对抗疾病的想法启发了数代科学家设计出强大的分子癌症疗法。在某种程度上，今天的抗体药物偶联物就是魔术子弹，因为它们能够将细胞毒性药物运送到体内指定的目标上（例如癌细胞）。