Danke für den Tip.

Ich habe mir mal das Board-Layout angesehen, vor dem ich sitze:
Lego hat bei dem NXT die Eingänge des Atmega48 mit 4,7k geschützt und gibt eine Pullup-Empfehlung von 82k heraus.
Lego NXT Hardware Developer Kit (HDK)

Wenn der Nunchuk Pullups von 1,8k verwendet, kann der NXT den 3,3V-Bus nur noch auf 3,3*4,7/6,5=2,4V herunterziehen. Das entspricht meiner Messung.
Dann passt alles zusammen.
Ich fummel weiter...