DNA als Datenspeicher

Ein DNA-Strang.

DNA als Datenspeicher

  • Forscher können digitale Daten in DNA-Ketten speichern
  • Das Speicher-Verfahren gilt als extrem sicher
  • Noch ist das Verfahren aber sehr teuer

Kaum etwas ist so vergänglich wie die Daten eines Computers. Einmal kein Backup gemacht, schon raucht die Festplatte ab. Dann verschwinden auf einen Schlag alle Familienfotos, Videos, Musik-Dateien und Dokumente. Das geht nicht nur Privatleuten so, auch historische oder wissenschaftliche Archive kennen die Gefahr des totalen Datenverlustes.

Forscher arbeiten inzwischen an Speicher-Medien, die – anders als unsere DVDs und Festplatten - am Ende vielleicht sogar 100.000 Jahre überdauern können. So wie der Chemie-Ingenieur Robert Grass von der ETH Zürich. Er arbeitet daran, DNA, also das Erbgut von Lebewesen, als Speichermedium nutzbar zu machen. "Es gibt DNA-Proben, die 100.000 Jahre alt sind, von denen wir immer noch die Information zurückbringen. Was immer in der Welt passiere, Erbgut sei stabil."

Durchbruch in der Grundlagenforschung

DNA-Modell

DNA ist stabiler als gedacht.

Robert Grass gelang mit ein paar Kollegen 2012 der Durchbruch. Sie speicherten eine Kopie des Schweizer Bundesbriefes von 1291 in DNA. Die Forscher konnten das Dokument nicht nur speichern, sondern auch anschließend fehlerfrei auslesen. "Wir haben gezeigt, dass man schreiben kann, 1.000 Jahre warten und dann lesen. Das haben wir simuliert, indem wir die Proben bei hohen Temperaturen gelagert haben."

Hohe Speicherdichte

Neben ihrer enormen Langlebigkeit, bietet die Desoxyribonukleinsäure einen weiteren entscheidenden Vorteil: Ihre Speicherdichte, sagt Grass. "Es gibt so Gedankenbeispiele, man kann zum Beispiel das ganze Wissen der Welt in einem Kübel DNA unterbringen." Diese geringe Größe erstaunt, wenn man bedenkt, dass neue Rechenzentren auf Flächen entstehen, die so groß sind wie mehrere Fußballfelder.

DNA als natürlicher Code

3D-Grafik: DNA

Der Code der DNA muss übersetzt werden.

Ganz so einfach ist seine Handhabung allerdings noch nicht. Zunächst muss der binäre Computer-Code, also lange Zahlenreihen aus Nullen und Einsen, auf den Code der DNA umgeschrieben werden. Vereinfacht kann man sich DNA als Kette vorstellen. Die einzelnen Kettenglieder sind sogenannte Nukleotide, an denen eine Base dranhängt. Und von diesen Basen gibt es vier verschiedene, abgekürzt mit A, T, G und C. Robert Grass sieht darin schon einen Code, der nur übersetzt werden muss in den Binärcode digitaler Dateien.

Wer kann künstliche DNA herstellen?

[ARCHIV] Eine Labormitarbeiterin separiert am 11.12.2002 im DNA-Labor des Bayerischen Landeskriminalamts (LKA)in München (Bayern) DNA-Proben.

Es gibt nur wenige spezialisierte Unternehmen

Es gibt weltweit ein paar wenige Firmen, die sich darauf spezialisiert haben, DNA künstlich herzustellen. Prinzipiell kann sich bei einer solchen Firma jeder synthetische DNA bestellen, bisher kaufen hier meist Forschungslabore ein. Ein Gen, bestehend aus 1000 Basen, kostet ca. 300 Euro.

Rechnet sich das Speicherverfahren?

"Wir sind es gewohnt, große Daten speichern zu können bei extrem kleinen Kosten, teilweise nur für Cent-Beträge pro Gigabyte", sagt der Forscher Robert Grass. Zum Vergleich: Ein hochaufgelöstes Foto mit einer Größe von einem Megabyte und sechs Millionen Basen käme auf ungefähr zwei Millionen Euro. Sinken die Kosten der DNA-Synthese aber, könnte diese Form der Speicherung vielleicht die bislang zuverlässigste überhaupt sein! Allerdings nur, wenn man die DNA dann auch sauber und kühl lagert, sonst wird sie so schnell abgebaut, wie ein verrottendes Stück Papier.

Autorin des Radiobeitrags ist Hannah Sahm.

Stand: 13.07.2017, 11:12