Pasteur, dijo vez: «No esperes que la fortuna te sonría; prepárate con el conocimiento». De alguna manera, todo lo que Fleming había hecho hasta el momento puede considerarse parte de esta preparación.

En los últimos días del verano de 1928, cuando se fue de vacaciones, por alguna razón se olvidó de guardar sus cultivos de estafilococos en las estufas, donde se hubieran mantenido calientes, y los dejó en placas de Petri sobre la poyata. Como a Fleming le era casi imposible abrir su ventana del laboratorio, solía dejar la puerta abierta para que circulara un poco el aire. Dicha puerta daba a un tramo de escaleras y en el piso de abajo había otro laboratorio que estaba siendo utilizado por un joven micólogo irlandés, C. J. La Touche, cuya puerta se abría al mismo tramo de escalera.

Por entonces, La Touche estaba trabajando con una cepa de hongos o mohos que, como se demostraría, tenía propiedades muy interesantes. Su laboratorio carecía de campana de gases, una especie de cámara de aislamiento, cosa que le hubiera permitido, en caso de tenerla, confinar las esporas en una pequeña área aislada. A falta de campana, las esporas del hongo se extendieron por todo el laboratorio del micólogo y después fueron arrastradas por el aire a través de la puerta abierta y, escaleras arriba, hasta que encontraron el camino hacia el laboratorio de Fleming. (imagen: Placa de Petri)

También el tiempo incitó a la fortuna. Durante la ausencia de Fleming, Londres se vio afectada por una temperatura insólitamente fría, seguida inmediatamente de un retorno del calor, un ciclo que hizo que las esporas del laboratorio de La Touche florecieran en su nuevo hogar del piso de arriba.

Cuando Fleming regresó de sus vacaciones en septiembre, empezó a desechar algunas de las placas de Petri que había dejado fuera de la estufa. De ordinario, la contaminación es la maldición del trabajo bacteriológico. Para los bacteriólogos, los contaminantes son lo que para los agricultores las malas hierbas. Cuando un cultivo está contaminado, normalmente el primer instinto de un científico es desecharlo y empezar de nuevo. Y esto es exactamente lo que Fleming se dispuso a hacer en una especie de limpieza general rutinaria. Pero de nuevo intervino la serendipidez. En aquella época, el Departamento de Inoculación del St. Mary utilizaba por contenedores de eliminación bandejas esmaltadas bajas con un poco de antiséptico. (Si el de Fleming hubiera sido un laboratorio bacteriológico adecuadamente equipado, habría tenido cubos profundos llenos de antiséptico hasta el borde.) Fue entonces cuando, después de haber tirado los cultivos contaminados, observó el halo claro que rodeaba las colonias amarillo verdosas del hongo que había contaminado accidentalmente la placa.

Desde luego, en ese momento no tuvo manera de saber que una espora de una rara variante de un hongo denominado Penicillium notatum había llegado arrastrada por el viento desde el laboratorio de micología del piso de abajo. Para producirse el fenómeno que Fleming observó se tenía que haber dado una serie de acontecimientos: dejarse, en primer lugar los cultivos de estafilococos expuestos y no almacenados en una estufa caliente, donde nunca se hubieran contaminado con las esporas del laboratorio de La buche; producirse las bajas temperaturas que permitieron al hongo germinar y crecer y, por último, el aumento de las temperaturas, lo que favoreció que los estafilococos pudieran medrar, extendiéndose como un césped hasta recubrir toda la placa de Petri... excepto el área directamente expuesta al hongo contaminante. «Era sorprendente que en una distancia considerable alrededor del crecimiento del hongo, las colonias de estafilococos mostraran lisis (disolución o destrucción de las células)», escribió Fleming. «Lo que antes había sido una colonia bien desarrollada era ahora una tenue sombra de lo que fue.»

Se dio cuenta de que esa lisis, o proceso destructivo, era la responsable de decolorar sus microbios. Dedujo correctamente que el hongo debía haber liberado una sustancia que simultáneamente destruyó las bacterias existentes e inhibió su crecimiento ulterior. Pues bien, este descubrimiento, que literalmente se había extraído de la basura, iba a cambiar el curso de la historia, pues Fleming había comprobado (Lister y luego Tyndall en 1875 también lo habían comprobado, pero no le supieron apreciar su importancia)  y concebido lo relevante que seria aplicar a la medicina los efectos de este fenómeno casual.