آنتی‌بیوتیک‌ها در اصل از سویه‌های وحشی ارگانیسم‌ها گرفته شده‌اند؛ بنابراین، درک چگونگی تکامل این ترکیبات در میان سویه‌های مختلف آن‌ها ممکن است به طراحی داروهای ضدباکتریایی جدید کمک کند. الکساندر فلمینگ، استاد باکتری‌شناسی در لندن، به‌طور تصادفی آنتی‌بیوتیک پنی‌سیلین را در سال ۱۹۲۸ کشف کرد. این اتفاق زمانی رخ داد که برخی از ظروف کشت باکتری او حین کار به کپک «پنی‌سیلیوم نوتاتوم» (Penicillium notatum) آلوده شدند.
فلمینگ ماده‌ی فعال پنی‌سیلین را از کپک استخراج کرد و دریافت که این ماده می‌تواند انواع مختلف باکتری‌های مضر را از بین ببرد. بعدها، دانشمندان علوم پزشکی پنی‌سیلین را برای استفاده به‌عنوان درمانی برای عفونت‌های باکتریایی تخلیص کردند. پس از کشف تصادفی پنی‌سیلین، کپکی که این ماده از آن به‌دست آمد، منجمد و برای مطالعات آینده نگه‌داری شد. در طول این سال‌ها، دانشمندان گاهی اوقات از این نمونه‌ی یخ‌زده برای پرورش مجدد کپک استفاده کردند؛ اما تا پیش‌از‌این، پژوهشگران هرگز تمام DNA یا ژنوم موجود در قارچ را تجزیه‌و‌تحلیل نکرده بودند.
مقاله‌های مرتبط:تیم باراکلاو، استاد گروه علوم زیستی در کالج امپریال لندن و گروه جانورشناسی در دانشگاه آکسفورد، در‌این‌باره می‌گوید: «با کمال تعجب فهمیدیم که هیچ‌کس ژنوم قارچ پنی‌سیلیوم فلمینگ را تاکنون تعیین توالی نکرده است. باراکلاو و همکارانش جزو اولین کسانی بودند که DNA درون این کپک را بررسی و یافته‌های خود را ۲۴ سپتامبر در مجله‌ی Scientific Reports منتشر کردند.
این پژوهشگران کپک اصلی فلمینگ را با دو سویه‌ی جدید پنی‌سیلیوم مقایسه کردند که برای تولید آنتی‌بیوتیک در آمریکا استفاده می‌شود. هدف از این مطالعه بررسی دقیق ژن‌هایی از کپک پنی‌سیلیوم بود که به آن کمک می‌کند پنی‌سیلین تولید کند. برخی از این ژن‌ها حاوی دستورالعمل‌هایی برای ساخت آنزیم‌های سازنده پنی‌سیلین هستند؛ درحالی‌که برخی دیگر عملکرد و مقدار کل آنزیم‌‌ها را کنترل می‌کنند.
ژن‌های مؤثر اصلی برای تولید پنی‌سیلین (G pcbAB ،pcbC و penDE) بین سویه‌ی فلمینگ و دو سویه‌ی تولیدکننده‌ی پنی‌سیلین صنعتی تفاوت‌هایی در میزان و نوع اسیدآمینه‌ها نشان می‌دهند؛ درحالی‌که مجموعه‌ای از ژن‌های تنظیمی در همه‌ی سویه‌ها حفظ شده‌اند. براساس نتایج این پژوهش، تفاوت بین سویه‌های کپک‌های قدیمی زمان فلمینگ و سویه‌های جدید می‌تواند نشان دهد که چگونه پنی‌سیلیوم در طول زمان تکامل یافته است و آیا داروی ساخته‌شده از آن می‌تواند بهبود یابد یا خیر.
براساس گزارش مراکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌ها، از زمان مصرف پنی‌سیلین مقاومت باکتریایی دربرابر دارو آغاز می‌شود و روش‌های مختلف مقاومت به دارو در باکتری‌ها در طول دوره‌ی مصرف پنی‌سیلین افزایش می‌یابند. با شناسایی تفاوت‌های ظریف در سویه‌های کپک استفاده‌شده برای ساخت پنی‌سیلین، باراکلاو اظهار کرد که تیم پژوهشی وی امیدوار است که روش‌های جدیدی برای بهبود استفاده از آنتی‌بیوتیک یا طراحی آنتی‌بیوتیک‌هایی برای مبارزه با باکتری‌ها ارائه دهد.
