入学不久遇到的一件事，大大激发了沙茨的好胜心，沙茨说，若是没有遇到这件事，也许他的人生轨迹就完全不一样了。那天，有人敲他的宿舍门，一位男生进了门也不自我介绍，径直问沙茨从那里来？是不是农业系的？有没有干过农活？高中做过什么？沙茨在疑惑不解中一一作答，之后问那男子是谁？为什么问他这么些问题？那男子说：“我也是新生，将会成为班级里最优秀的学生。现在我想知道的是，谁会成为我的竞争对手。” 傲慢之气显而易见。这话令沙茨意外又惊奇，他想都没想，脱口而出“除非你从我的尸体上踏过去，否则你休想拿第一！”可想而知，沙茨会以何种姿态，去赢得竞争的胜利。
沙茨有农场生活、劳动的经验，觉得选修的每门课都很有趣味。每到假期就迫不及待地回到家族农场，实践自己学到的知识。1942年，他终于实现了诺言，以第一名的成绩获得“土壤科学” （Soil Science）学士学位。在他们整个家族中，这是最高学历，亲戚中许多人还不知道大学生活是怎么回事。当沙茨告诉他们，要去读更高的博士学位，亲戚甚至不理解，为什么要读那么多书。然而沙茨在大学毕业前，已成功申请到瓦克斯曼教授博士学位候选人位置了，一毕业就进入了瓦克斯曼教授的实验室。瓦克斯曼教授是“土壤微生物学”专家，研究土壤微生物几十年，在美国乃至世界微生物界的学术地位都很高了。
二十世纪40年代的结核病人
那时正值第二次世界大战时期，无情的战争，把许多年轻学子卷进去了，沙茨也不例外，研究生生涯才半年，生命轨迹就改变了。1942年11月，沙茨加入空军医疗支队，成为一名细菌师，被派往佛罗里达战地医院。当时，有大量伤员运来医院，甚至有从北非空运回来的。如果伤员是革兰氏阳性菌（Gram positive bacteria）感染，还可以用青霉素和磺胺药治疗，但若是革兰氏阴性菌（Gram negative bacteria）感染，如脑膜炎、伤寒、结核、淋病等，则毫无办法。沙茨每日的工作是采集伤员的血液标本，通过化验和培养，确定引起感染的菌种，给医生用药提供参考。工作之余，沙茨常常去陪伤病员聊天，那些知道自己已经被判死刑的士兵，最渴望与自己年龄相仿的人聊聊自己的故事，说说心里话。
沙茨眼睁睁地看着战士们一个个离去，悲伤和无奈一次次揪住他的心。他像入大学时发誓拿第一名那样，暗暗下决心，一定要找到抗革兰氏阴性菌的抗生素。这个决心像一把火，烧掉了他其他的兴趣，所有的业余时间，他不是去沼泽地采样本，就是去海边采水样；不是陪在伤员身边，就是在实验室里做实验。尽管战地医院科研设备有限，他还是找到了有希望提取抗生素的细菌，把标本寄给瓦克斯曼做进一步鉴定，瓦克斯曼也从他提供的标本中获得有价值的成果并发表论文。在部队服役的短短七个月间，沙茨共分离、筛选和鉴定了100多种细菌。1943年6月，沙茨因背部受伤退役，回到瓦克斯蔓实验室继续博士学业，并选定“寻找抗革兰氏阴性菌抗生素”为他的博士科研课题，这时，他已有了使命感。
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瓦克斯曼教授
回到学院不久，有一天，瓦克斯曼教授办公室来了位访客，他是明尼苏达州梅奥诊所的威廉·费尔德曼（William Feldman）兽医，专门研究结核病。这次来的目的，是想说服瓦克斯曼研发抗结核菌抗生素，但瓦克斯曼教授顾虑很大，因为这无疑会把结核分枝杆菌引进自己的实验室，他不希望自己及实验室的任何人染上结核病，何况费尔德曼提供结核菌株H-37号，是非常危险的致命毒株。
沙茨得知却极感兴趣，他认为这与他选定的“寻找抗革兰氏阴性菌”的课题方向一致，请求让他来做。瓦克斯曼教授同意了沙茨的请求，立即请梅奥诊所提供菌株，同时告戒沙茨，他只能使用地下室的实验室做实验，不得把菌株带出地下室，更不能带到位于三楼的两个实验室。地下实验室通风不好，也没有带X光射线消毒的工作台，平时只用来储存和处理一些细菌标本。可这时的沙茨，根本没意识到自己在用健康和生命做赌注，他眼前只有两个画面，一个是五岁那年，自己与家人看见一个结核病死者的灵车，从自家门口经过，年轻的寡妇嚎啕大哭，悲天怆地，发疯似地去开灵车的窗，口里喊着跟丈夫一起去，被身边两个妇人死死拽住。另一个画面是战地医院那些与自己年龄相仿的士兵，一个一个从他身边走过、消失。他感觉自己寻求抗结核菌抗生素的意义，远比单单获得博士学位更重要、更有意义，愿望也更强烈，他决定把寻找抗结核抗生素作为自己博士研究课题的主要部分来做。
瓦克斯曼教授做了几十年研究，是著名的土壤微生物学家，鉴定过几千种细菌，还命名了不少新的菌种。他发现土壤中各种微生物菌群之间，即相互依赖又相互拮抗。某种微生物分泌出来的物质可以杀死其他微生物，尤其是“放线菌属”的细菌有这种作用，他把这些能杀死其他微生物的分泌物称为“抗生素”。瓦克斯曼的实验室专门研究放线菌，沙茨也是从土壤标本中，筛选出放线菌来测试，看它们是不是能分泌抗生素。
一克农田的土壤含有上亿个微生物，称好的土样放到水里搅拌溶化，进行过滤，这“水”里便有了无数细菌悬浮其中，称为菌种样本。用细如铁丝、前端环形的接种杆沾上样本，涂到事先准备好的琼脂培养皿上，不几天，细菌就繁殖成一个个肉眼可见的小菌株，在显微镜下可以通过颜色、形状辨认出各种细菌菌，挑选出感兴趣的放线菌菌株，接种到装有斜面营养琼脂的试管中，让这些细菌生长，就得到纯菌株了。测试菌株是否产生抗生素，就把试管中的纯菌株转移到琼脂培养皿上，让它们集中在培养皿中间的一条线上，待其开始生长，再以垂直的方向划线，把已知的革兰氏阴性菌（包括结核杆菌）接种到培养皿上，这样革兰氏阴性菌与待测菌株在琼脂培养皿上就有了交叉点。如果测试的菌株会产生抗生素，那么交叉点附近的革兰氏阴性菌就会被而留下空白区。抗生素的杀伤力越大，交叉点附近的空白区就越大。
