Otvoril teda knihy, hľadal a usúdil, že ide o penicillium druhu chrysogenum. V tom čase pracoval v Saint Mary mladý írsky mykológ C.J. La Touche s Freemanom na výskume o astme. Freeman ho zavolal, pretože istý holandský bádateľ tvrdil, že mnoho prípadov astmy zaviňujú – najmä u pacientov, ktorý bývajú vo vlhkých miestnostiach – plesne. La Touche bol citlivý človek, ktorému rušný život v Inoculation Department nijako nesedel, ale svedomito oboznamoval svojich kolegov s významom plesní. Dali mu preto žartovnú prezývku: Old Mouldy (Starý Plesnivec). Fleming ukázal svoju hubu La Toucheovi, ktorý ju preštudoval a rozhodol, že je to penicillium rubum. Bakteriológ sa sklonil pred znalcovým výrokom a vo svojej správe pokrstil pleseň menom, aké jej určil La Touche. O dva roky slávny americký mykológ Thom určil hubu ako penicillium notatum (blízke ku chrysogenum, ako pôvodne označil Fleming). La Touche sa veľmi milo Flemingovi ospravedlnil, že ho mylne informoval. Z knihy dr. Thoma sa Fleming dozvedel, že penicillium notatum prvý raz identifikoval švédsky lekárnik Westling na strúchnivenom kríku yzopu. A to pripomenulo Flemingovi Žalm 51,9: „Purge me with hyssop and I shall be cleansed. Vyčisť ma yzopom, a očistený budem.“ Teda prvá zmienka o penicilíne už v Biblii.
Penicillium je druh vreckatých húb, ktoré vytvárajú na chlebe, zaváraninách a mäsových výrobkoch povlak. Ak z neho položíme kúsok pod mikroskop, uvidíme vláknité pletivo, z ktorého vyčnievajú štetcu podobné vetvičky, ktoré sa na svojich koncoch opäť rozdvojujú. Štetôčky pritom viažu modrozelené nitkovité spóry. Keďže sa vzduchom spóry ľahko roznášajú do okolia, v ktorom nikde nechýbajú potraviny, na ktorých by sa mohli usadiť, rozšírili sa tieto huby po celej zemeguli. Medzičasom sa začali vytvárať paplesne, ku ktorým patrí aj Penicillium notatum. Nový preparát skúmal Fleming niekoľko mesiacov. Zistil, že penicilín je účinný proti mikróbom zapríčiňujúcim množstvo vážnych infekcií, pričom nezasahoval do činnosti bielych krviniek. Ukázal dokonca, že nie je toxický ani pre zdravých ľudí a zvieratá. Nepodnikol však ďalší očakávaný krok - nepodával ho zvieratám úmyselne naočkovaným smrteľnými baktériami. Dôvodom takéhoto konania bolo zistenie, že po zmiešaní penicilínu a krvi v laboratóriu stráca liek väčšinu svojho účinku. Skvelý technik Fleming si uvedomil, že reakcia v ľudskom tele môže byť podstatne odlišná od reakcie v skúmavke. Zaumienil si, že získa toľko cenného produktu látkovej premeny, penicilínu, aby ho mohol používať aj pri praktických lekárskych pokusoch.