2006 年夏天，马歇尔·W·尼伦伯格偶然看到了一本刚刚出版的著名分子生物学家的传记。书名是《弗朗西斯·克里克：遗传密码的发现者》。
“太糟糕了！”他想。“这是错的——真的是完全错误！”
尼伦伯格本人与另外两位科学家一起，因“他们对遗传密码的解释及其在蛋白质合成中的作用”而获得了 1968 年诺贝尔生理学或医学奖，而他的两位共同获奖者都不是克里克。（他们实际上是罗伯特·W·霍利和哈尔·戈宾德·科拉纳。）
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这一事件证明了名声的无常。正如尼伦伯格从长期而痛苦的经历中得知，在其他地方也看到了类似的错误归因，这绝不是一个孤立的例子。遗传密码的破译是分子生物学中最重要的进展之一，仅次于 1953 年克里克和詹姆斯·D·沃森发现的 DNA 双螺旋结构。但尽管他们是家喻户晓的名字，马歇尔·尼伦伯格肯定不是。
80 岁的尼伦伯格现在是美国国立卫生研究院 (NIH) 的实验室主任，他在那里度过了他的整个职业生涯。他原本普通的科学办公室因其装裱的实验室笔记本副本而与众不同，这些笔记本记录了他遗传密码工作的成果。许多原始文件和他在这项研究中使用的一些仪器在美国国立卫生研究院临床中心一楼的“破译遗传密码”展览中展出。
“人们在 20 世纪 50 年代就假设存在遗传密码，”尼伦伯格说。“但是没有人知道蛋白质是如何合成的。没有人知道它是如何完成的。”
当尼伦伯格于 1957 年以生物化学博士后的身份来到 NIH 时，破译遗传密码并不是他议程上的首要事项。尽管他雄心勃勃，但破译生命语言似乎是一个太令人畏惧的项目——至少最初是这样。
考虑一下这个问题。DNA 分子内部的信息由核苷酸碱基腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶（A、T、G 和 C）编码。这四种核苷酸的完整序列，在链上上下以几乎无限的组合运行，构成了构建生物体的分子信息。每个三个字母的核苷酸序列（或密码子）代表一个特定的氨基酸。例如，GCA 编码丙氨酸，它是动物生物体中发现的 20 种不同氨基酸之一。细胞机制将氨基酸串在一起，形成构成生物体的蛋白质。因此，破译遗传密码的任务简化为找出哪些确切的三字母序列代表哪些精确的氨基酸的问题。
1955 年，克里克本人试图解决这个问题，不是通过实验，而是主要通过思考，就像密码分析员可能试图破解编码信息一样。他一无所获，放弃了尝试。（今天人们可能将密码的发现归功于克里克，因为他的理论努力，并且因为他在 1966 年根据其他人的实验，绘制了第一批完整密码图表之一。）
尼伦伯格大约在 1960 年开始研究密码，但他首先必须面对一个初步问题。“我的问题是，DNA 是否直接读取到蛋白质？” 他知道，DNA 位于细胞核中，而蛋白质合成发生在细胞质中。因此，要么 DNA 本身离开细胞核，要么某种中间分子离开——我们现在称之为信使 RNA。“所以我当时问的问题是，信使 RNA 是否存在？我想，如果我从大肠杆菌中制造一个无细胞蛋白质合成系统，并在其中添加 DNA 或 RNA，那么我就会看到它们是否刺激蛋白质合成。”
所谓的无细胞系统是实验生物学中最奇特的工具之一。也称为细胞液，它是大量去除膜的细胞，结果是大量的游离细胞质，其中原始细胞器和其他结构在很大程度上保持完整和功能。1960 年末，尼伦伯格和加入尼伦伯格实验室的 Heinrich Matthaei 发现，将 RNA 放入无细胞系统中会导致其合成蛋白质，但添加 DNA 则不会。
那么，RNA 是指导蛋白质产生的分子。在某个时候，尼伦伯格假设，如果他可以将特定的、已知的 RNA 三联体引入无细胞系统，并且如果该系统通过合成不同的氨基酸来响应，那么他将拥有打开遗传密码的钥匙。NIH 的其他人正在制造合成核苷酸链，即重复相同碱基的长链分子：AAAAA ...（也称为 poly-A）；TTTTT ...（poly-T）；等等。
尼伦伯格获得了一定量的 poly-U（在 RNA 中，尿嘧啶取代了 DNA 的胸腺嘧啶），他写了一份实验方案供 Matthaei 执行。因此，在 1961 年 5 月的一个深夜，Matthaei 将一定量的 poly-U 添加到无细胞系统中。
这是一个历史性的时刻：细胞液通过大量产生氨基酸苯丙氨酸做出反应。一个密码子已被破译，三联体 UUU 成为生命化学词典中的第一个词。
“那真是太令人震惊了，”尼伦伯格今天回忆道。
他于 1961 年 8 月在莫斯科举行的生物化学大会上宣布了这一结果。此后不久，尼伦伯格遇到了竞争：纽约大学医学院的诺贝尔奖获得者塞韦罗·奥乔亚也建立了自己的实验室并开始破译密码。奥乔亚一直持续到 1964 年，当时在美国化学学会的一次会议上，他和尼伦伯格都发表了讲话。那时，每位科学家都发现了许多密码子的碱基组成，但没有发现序列。奥乔亚首先发言，并报告了其中一些密码子的组成。“我是下一位发言人，”尼伦伯格回忆道。“我描述了一种简单的测定方法，可用于确定 RNA 密码子的核苷酸序列。然后奥乔亚停止了对遗传密码的研究。”
到 1966 年，在霍利和科拉纳的关键贡献的帮助下，尼伦伯格已经确定了所有遗传密码的 64 个三核苷酸的组成和碱基序列。由于这项成就，他于 1968 年分享了诺贝尔奖；然而，他不知何故成为了被遗忘的遗传密码之父。
为什么？“我想是性格吧，”尼伦伯格说。“我很害羞，不爱出风头。我喜欢工作，而且我从没有刻意宣传自己。克里克告诉我我很蠢，因为我从不追逐聚光灯。” 此外，沃森和克里克的发现产生了一个简单、视觉上令人惊叹的图像：闪闪发光的分子螺旋楼梯。相比之下，遗传密码是一个由令人望而生畏的化学名称、密码子和复杂的分子功能组成的迷宫——公关人员的噩梦。
反正，在尼伦伯格自己的想法中，他有比提升自己的声誉更重要的事情要做。他将自己的才华转向大脑。特别是，他想发现轴突和树突在胚胎发育过程中是如何找到彼此的，以及它们是如何正确连接的。
为了找出答案，他和他的同事建立了数千种神经细胞系，包括肌肉和神经的杂交细胞。他发现，通过电刺激神经细胞，他可以记录到与横纹肌细胞突触的反应——这相当于 18 世纪路易吉·伽伐尼让青蛙肌肉运动的细胞水平。对果蝇的实验揭示了四个新基因 NK-1 到 NK-4 的存在，这些基因调节称为成神经细胞的胚胎神经细胞的分化。
在过去的 20 年里，尼伦伯格在神经生物学领域发表了 71 篇出版物。但尽管如此高产，这些研究可能永远无法超越他对 A、T、G 和 C 语言的破译。他对自己不因此而出名似乎并不在意。“破译遗传密码真是太有趣了，”他说。“我的意思是，这真的很激动人心。” 名声可能是短暂的，但只要生命存在，遗传密码就会永存。