被遗忘的译码者
《科学美国人》2007年11月号
作者：Ed Regis
马歇尔 M. 尼伦伯格(Marshall M. Nirenberg) 于二十世纪六十年代破译了遗传密码，也就是指代了不同的氨基酸的A，T，G 和C 核苷的组合。那么为什么人们会以为这是弗朗西斯.克里克（DNA双螺旋结构共同发现者之一）的功劳呢？

2006年夏天马歇尔 M. 尼伦伯格碰巧见到了一本刚出版的关于一位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》。
“那真是糟透了！”他想。“那是错的，千真万确的错了！”
尼伦伯格本人同另外两位科学家于1968年获得了诺贝尔生理学及医学奖“由于他们对遗传密码及其在蛋白质合成中的功能的破解”，而他的两位共同获奖者没有一个碰巧名叫克里克——事实上他们是罗伯特W.霍利(Robert W. Holly)和哈 戈拜 科拉纳(Har Gobind Khorana)。
此事是名不符实的一个例证，而尼伦伯格知道这绝非孤例。他有着在其他地方见过类似的张冠李戴的长期而不快的经历。破译遗传密码是分子生物学最重要的进展之一，仅次于1953年克里克和詹姆斯D.沃森对DNA双螺旋结构的发现。可是后者成了家喻户晓的名字，而马歇尔 尼伦伯格却显然没有如此的知名度。
现年80岁的尼伦伯格目前是国家健康研究院（NIH）的一名实验室主管，他在那里度过了他的全部职业生涯。他的标准配置的科学办公室的与众不同之处就是以镜框装裱的列出他的遗传密码研究结果的研究记录本。当初的许多记录文献和他在这项研究中用过的部分仪器如今都陈列在NIH临床中心一楼的“破译遗传密码”专题展览中。
“在五十年代人们已经猜想到遗传密码的存在，”尼伦伯格说。“可是没人知道蛋白质是怎样合成的，没人知道那是如何完成的”。
当尼伦伯格1957年作为一个生物化学博士后来到NIH的时候，破解遗传密码并非他的计划中的头条。以他当时的勃勃雄心，破译生命的语言也是一个令人却步的课题——至少一开始的时候是这样。
考虑一下这个问题：DNA分子中的信息是由核苷碱基腺嘌呤，胸腺嘧啶，鸟嘌呤和胞嘧啶（A，T，G和C）所编码。四种核苷构成的全序列以近乎无限的组合延着长链延伸，形成了建造一个生物体的分子信息。每组三字母的核苷序列（或称为密码子）代表一个特定的氨基酸。举例来说，GCA编码丙氨酸，动物体内的二十种氨基酸之一。细胞内的合成机器将氨基酸连在一起形成构成生命体的蛋白质。于是破译遗传密码的任务就可以简化为弄清究竟哪个三字母序列代表哪个氨基酸的问题。
1955年克里克本人试图解决这个问题，但不是靠实验的方法而是基本上通过思考，就象一个密码学家力图破译加密的讯息的时候所做的那样。他未能取得进展而放弃了努力。（今天人们把遗传密码的发现归功于克里克可能是由于他的理论尝试，以及1966年他根据其他人的实验结果绘制了最早的完整密码表之一的缘故）
1960年左右尼伦伯格开始研究遗传密码，但是首先他必须面对一个初始问题，“当初我的问题是：DNA是否被直接解读为蛋白质？”他知道DNA 位于细胞核内，蛋白质合成则发生于细胞质中。那么，要么是DNA自己从核内移出来，要么是某种中介分子这样作——我们现在知道那是信使RNA。“所以当时我问的问题是：信使RNA存在吗？我想如果我能从大肠杆菌中分离出无细胞蛋白质合成系统，然后往里加入DNA或RNA，那么我就可以看看是否它们能促发蛋白质合成。”
所谓无细胞系统是实验生物学的新奇工具之一，又被称为细胞汁。它是一堆被剥去了膜的细胞，所获得的是一定量的细胞质，其中原有的细胞器和其他结构基本保持完整依然具有功能。1960年底尼伦伯格和海因里奇. 马塞伊(Heinrich Matthaei, 当时已加入尼伦伯格的实验室)发现往无细胞系统里加入RNA能使其合成蛋白质，而加入DNA却无效。
由此可知，RNA是指导蛋白质合成的分子。随后尼伦伯格设想如果他能向无细胞系统内引入一个特定的，序列已知的三联体RNA；而且如果该系统的反应是合成一种独特的氨基酸，那么他就获得了破解遗传密码的钥匙。当时在NIH，有人正在合成核苷酸链，长链状的带有重复碱基的分子：AAAAA、、、（也称为多聚A）；TTTTT、、、（多聚T）；等等。
尼伦伯格获得了一些多聚U（在RNA中，尿嘧啶取代了DNA中的胸腺嘧啶），接着他写了一个实验计划让马塞伊去完成。于是在1961年五月的一个深夜，马塞伊将少量多聚U加入了无细胞系统。
那是一个历史性的时刻：细胞汁的反应是造出了苯丙氨酸（注：此处原文如此，疑有误，应为多聚苯丙氨酸）。一个密码子被破译了，三联体UUU成为生命的化学词典中的第一个单词。“那真是令人震惊，”尼伦伯格回忆说。
他在1961年八月于莫斯科举行的一次生物化学会议上宣布了这一结果。很快尼伦伯格遇到了竞争：纽约大学医学院的诺贝尔奖得主瑟弗若.奥丘阿(Severo Ochoa)建立了他自己的实验室，也开始破译遗传密码。奥丘阿的工作持续到1964年，当年在美国化学协会的一次会议上他和尼伦伯格都作了演讲。在那个时候，两位科学家都已发现了许多密码子的碱基组成，但还不知道它们的序列。奥丘阿先发言，报告了其中一些密码的碱基组成。“我是下一个发言人，” 尼伦伯格回忆说。“我描述了一个简单的分析方法可以用于确定RNA密码子的核苷序列。奥丘阿随后停止了在遗传密码方面的工作。”
到了1966年，依靠由霍利和科拉纳作出的至关重要的帮助，尼伦伯格已经鉴别出遗传密码的全部64个三核苷酸的组成及碱基序列。由于这一成就，他分享了1968年的诺贝尔奖。但是，不知怎么地，他成了被遗忘的遗传密码之父。
为什么呢？“我猜是因为个人性格，” 尼伦伯格说。“我害羞，不喜欢社交。我喜欢工作，而从不刻意追求去宣传我自己。克里克告诉我说我很傻因为我从不跟着镁光灯跑。”此外，沃森和克里克的发现导致了一幅简洁，吸引眼球的图像：一个熠熠生辉的分子螺旋梯。与之相反，遗传密码则是由令人生畏的化学名称，密码子和复杂的分子功能组成的迷宫——一个公共宣传者的恶梦。
不管怎样，对于尼伦伯格自己来说，他有比增加名望更重要的事要做。他把自己的才能转向了脑的研究。具体地说，他想要弄清在胚胎发育过程中轴突和树突是如何找到彼此，以及它们是怎样正确地连线的。
为了解决这些问题，他和他的同事们建立了数以千计的神经细胞系，包括肌肉和神经的杂交细胞。他发现通过电刺激一个神经细胞，他能记录到跨越神经细胞与横纹肌细胞的突触的反应——18世纪的路格.加尔瓦尼(Luigi Galvani)让蛙肌肉动起来的实验在细胞水平上的等价物。而对果蝇的实验揭示了4种新基因的存在，NK-1到NK-4，它们调节被称为成神经细胞的胚胎神经细胞的分化。
在过去的二十年里尼伦伯格已经累计发表了71篇神经生物学的文章。但是即便如此高产，这些研究工作很可能永远无法掩盖他对A，T，C和G的语言的破译。没能因此而名扬天下似乎并没有让他觉得烦扰。“破译遗传密码是难以想象的乐趣，”他说。“我是说，那真的令人兴奋万分。”功名或许转瞬即逝，但只要生命不息，遗传密码便会不朽。