Educazione e prima carriera
Fleming era il settimo di otto figli di un contadino scozzese (terzo di quattro figli dalla seconda moglie del contadino). La sua educazione in campagna nel sud-ovest della Scozia ha affinato le sue capacità di osservazione e apprezzamento del mondo naturale in giovane età. Iniziò la scuola elementare a Loudoun Moor e poi passò a una scuola più grande a Darvel prima di iscriversi alla Kilmarnock Academy nel 1894. Nel 1895 si trasferì a Londra per vivere con il fratello maggiore Thomas (che lavorava come oculista) e completò la sua istruzione di base al Regent Street Polytechnic.
Dopo aver lavorato come impiegato delle spedizioni a Londra, Fleming iniziò i suoi studi di medicina alla St. Mary’s Hospital Medical School nel 1901, finanziati da una borsa di studio e da un lascito dello zio. Lì vinse la medaglia d’oro del 1908 come miglior studente di medicina dell’Università di Londra. All’inizio pensava di diventare chirurgo, ma una posizione temporanea nei laboratori del dipartimento di inoculazione del St. Mary’s Hospital lo convinse che il suo futuro era nel nuovo campo della batteriologia. Lì subì l’influenza del batteriologo e immunologo Sir Almroth Edward Wright, le cui idee di terapia vaccinale sembravano offrire una direzione rivoluzionaria nel trattamento medico.
Tra il 1909 e il 1914 Fleming stabilì una pratica privata di successo come venereologo, e nel 1915 sposò Sarah Marion McElroy, un’infermiera irlandese. Il figlio di Fleming, Robert, nato nel 1924, seguì suo padre nella medicina. Fleming fu uno dei primi medici in Gran Bretagna a somministrare l’arsfenamina (Salvarsan), un farmaco efficace contro la sifilide che fu scoperto dallo scienziato tedesco Paul Ehrlich nel 1910. Durante la prima guerra mondiale, Fleming ebbe un incarico nel Royal Army Medical Corps e lavorò come batteriologo studiando le infezioni delle ferite in un laboratorio che Wright aveva allestito in un ospedale militare ospitato in un casinò di Boulogne, in Francia. Lì dimostrò che l’uso di forti antisettici sulle ferite faceva più male che bene e raccomandò che le ferite fossero semplicemente tenute pulite con una blanda soluzione salina. Fleming tornò al St. Mary dopo la guerra e fu promosso a vicedirettore del dipartimento di inoculazione. Anni dopo, nel 1946, succedette a Wright come direttore del dipartimento, che fu rinominato Wright-Fleming Institute.
Nel novembre 1921 Fleming scoprì il lisozima, un enzima presente nei fluidi corporei come la saliva e le lacrime che ha un leggero effetto antisettico. Questa fu la prima delle sue grandi scoperte. È successo quando aveva un raffreddore e una goccia del suo muco nasale è caduta su una piastra di coltura di batteri. Rendendosi conto che il suo muco poteva avere un effetto sulla crescita dei batteri, mescolò il muco nella coltura e poche settimane dopo vide i segni che i batteri si erano dissolti. Lo studio di Fleming sul lisozima, che considerò il suo miglior lavoro come scienziato, fu un contributo significativo alla comprensione di come il corpo combatte le infezioni. Sfortunatamente, il lisozima non aveva alcun effetto sui batteri più patogeni.