Crick Nobel-előadásában (
Crick, 1962) kizárólag a kódolás problémájával foglalkozott, mert a megelőző kilenc évben számos alapvetően fontos és később igaznak bizonyuló (és néhány téves) hipotézist fogalmazott meg erről a kérdésről. Mi lehet a közvetítő a DNS és a fehérjeszintetizáló apparátus között? Hány nukleotid határoz meg egy aminosavat? Van-e valami jel (vessző), ami az egyes információs egységeket elválasztja egymástól (mint a szünet a Morse-abc egyes pont-vonás jelcsoportjai között)? Mi szabja meg a folyamatos DNS-óriásmolekulában az egyes fehérjéket kódoló információsor kezdetét és végét? Mindezek a kérdések sokáig kísérletileg még nem voltak megragadhatók. A nagy áttörés egy, a szakmában még elég ismeretlen fiatal kutató, Marshall Nirenberg és német doktorandusza, Heinrich Matthäi nevéhez fűződik, akik az USA Nemzeti Egészségügyi Intézeteiben (NIH) dolgoztak. Ők egy ismert, baktériumokból izolált, ép sejtet nem tartalmazó kísérleti rendszert használtak, amely rövid ideig kémcsőben képes volt fehérjét szintetizálni (azaz radioaktívan jelzett aminosavakat beépíteni valami nagyobb molekulába, feltehetően fehérjébe). 1961-ben jelent meg a
Nature-ben az a két közlemény, amely bizonyította, hogy a François Jacob és Jacques Monod által megfogalmazott messenger-RNS-koncepció igaz, hogy létezik az az információközvetítő molekula, a rövid életű messenger-RNS, amely a DNS egy szakaszának a másolata, és amely meghatározza az adott szakasz által kódolt fehérje aminosavsorrendjét. Nirenberg és Matthäi tehát, feltételezve, hogy a kísérleti rendszerükben a fehérjeszintézist az ott jelen lévő kis mennyiségű és bomlékony messenger-RNS determinálja, szándékosan kimerítették a rendszert (azaz a messenger-RNS lebomlásával megszűnt annak szintetizáló képessége), majd hozzáadtak egy mesterségesen előállított, ismert szerkezetű RNS-t, egy monoton, csak U-t (uridilsav, az RNS-t alkotó négy nukleotid egyike) tartalmazó polinukleotidot. És íme, a rendszer működni kezdett, szintetizált egy monoton, csak fenilalanint (a fehérjéket alkotó húsz aminosav egyike) tartalmazó polipeptidet (
Nirenberg–Matthäi, 1961). A kísérletet 1961. május 27-én végezték el. Ez az eredmény annyit jelentett, hogy megfejtették a kód-abc első betűjét: a fenilalanint csak U-kból álló jel kódolja. Akkor még csak sejtették, amit annak az évnek a végén Crick és Sydney Brenner bebizonyítottak (
Crick et al., 1961), hogy a kód triplet természetű, három nukleotid kódol egy aminosavat, vagyis a fenilalanin kódja UUU. A kísérlethez használt poliU akkor kereskedelemben még nem létezett, laboratóriumi előállításához PNP-enzimre volt szükség, amivel csak Ochoáék laboratóriuma rendelkezett. A poliU-t személyes kapcsolat révén onnan kapták Nirenbergék. Nem meglepő tehát, hogy Ochoa munkatársának, a PNP-vel foglalkozó Lengyel Péternek, amikor a Cold Spring Harbor Laboratory nyári szimpóziumán meghallotta Brenner előadását a
messenger létének bizonyításáról (1961. június 6-án) (
Brenner, 1961), szintén az az ötlete támadt, hogy „homopoliribonukleotidokat lehetne kipróbálni messengerként. Ha ezek működnének, akkor arra késztetnék a riboszómákat, hogy homopolipeptideket szintetizáljanak (például talán a poli-C indukálhatná a polileucin szintézisét)” (
Lengyel, 2012). Ötletét elmondta több kollégájának is. Július 31-én egy barátja telefonált a Rockefeller Egyetemről, mondván, hogy szenzációs áttörés történt. Lengyel első szava az volt: „csak azt ne mondd, hogy megfejtették a kódot!” A válasz: „De igen, valaki az MIT-ről [ez tévedés volt, a valóság NIH, V. P.] azt állítja, hogy a poliU polifenilalanint kódol.” A hír óriási csalódás volt Lengyel számára, hiszen azt jelentette, hogy eltervezett kísérleti projektjét valaki más megvalósította. Az információ ekkor még csak pletyka volt, mert Nirenbergék felfedezése csak az amerikai akadémia közleményeinek (
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS) októberi számában került közlésre (bár előadás formájában – óriási szenzációt keltve – már augusztusban elhangzott a moszkvai biokémiai világkongresszuson). Lengyel augusztus elején megírta ötletét a külföldön tartózkodó Ochoának, és elhatározták, hogy mégis belekezdenek a tervezett projektbe, mert van elképzelésük és eszközük arra, hogy nem csak monoton polinukleotidokkal lehet dolgozni. Meghatározott szekvenciájú polinukleotidokat ugyan nem tudtak előállítani, de a PNP által kémcsőben szintetizált polinukleotidok bruttó összetétele tükrözte a szintézishez felhasznált előanyagok (nukleotidok) mennyiségi arányát. Tehát ha az U aránya a C-hez 5:1 volt, akkor kiszámítható volt, hogy a polinukleotidban a 3U tripletek aránya a 2U1C-hez 5:1 és az 1U2C-hez 25:1. Mivel a tényleges kísérletben a beépült fenilalanin és szerin aránya megközelítette az 5:1-et, arra következtettek, hogy a szerint 2U1C összetételű triplet kódolja. Ilyen típusú kísérletek alapján az Ochoa-csoport első közleménye a PNAS decemberi számában jelent meg Lengyel első szerzőségével (két hónappal Nirenbergék után) (
Lengyel et al., 1961), amelyben már több kódtriplet összetételét közölték.