Im traditionellen Ranking der Wirtschaftszeitung „The Economist“ haben Daten bereits vor einiger Zeit das Öl als wichtigsten Rohstoff der Welt abgelöst. Durch diese Entwicklung gewinnt aber auch eine bisher noch ungelöste Frage an Bedeutung: Wie kann es der Menschheit gelingen, den immer größer werdenden Berg an wichtigen Daten dauerhaft zu sichern? Die im Alltag genutzten Formate sind dafür keineswegs geeignet. Wer beispielsweise vor einigen Jahrzehnten einen Film auf VHS-Kassette aufgenommen hat, dürfte heute schon Probleme haben, diesen noch einmal anzuschauen. Bei anderen Datenträgern wie Festplatten, CDs oder USB-Sticks sieht es nicht viel besser aus. Forscher der TU München setzen daher auf einen besonderen Ansatz: Sie wollen künstliche DNA als dauerhaftes Speichermedium nutzen.


Aus Einsen und Nullen wurden Nukleotide

Vereinfacht ausgedrückt basiert das Verfahren auf folgender Idee: Computer-Daten bestehen aus einer schier endlosen Aneinanderreihung von Einsen und Nullen. Erst die korrekte Aneinanderreihung sorgt dafür, dass auch die gewünschte Information gespeichert wird. Ähnlich funktioniert dies auch bei der DNA. Nur dass es hier die Nukleotiden Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) und Cytosin (C) sind, die in die richtige Reihenfolge gebracht werden müssen. Die Forscher haben nun den verschiedenen Buchstaben jeweils eine Zahlenkombination zugeteilt. Auf diese Weise lässt sich die klassische Datenspeicherung in das DNA-System übersetzen. Wenn man diese DNA-Stränge dann auch noch in kleine Silikat-Kapseln einschließt, erhält man einen extrem langlebigen Datenspeicher: Die Forscher gehen davon aus, dass auf diese Weise Informationen für mehr als tausend Jahre gesichert werden können.


Die richtige Sequenzierung ist von entscheidender Bedeutung

Ausgelesen werden die DNA-Datenspeicher mit handelsüblichen automatisierten DNA-Sequenzern, die schon heute in vielen Laboren zu finden sind. Allerdings kommt hier eine Problematik des Ansatzes ins Spiel. So ist die Länge von künstlichen DNA-Strängen begrenzt. Es ist also nicht möglich, große Datenmengen einfach auf einem riesigen einzelnen Strang zu speichern. Stattdessen müssen die Informationen auf vielen kleinen Sequenzen gespeichert und vor dem Auslesen wieder in die richtige Reihenfolge gebracht werden. Damit ist aber die Gefahr relativ groß, dass bei der Speicherung, der Sequenzierung oder dem Auslesen Fehler passieren. Die Münchener Forscher haben daher einen Algorithmus entwickelt, der kleine Fehler schlicht überliest. Vergleichbar ist dies mit der menschlichen Fähigkeit, bestimmte Worte zu erkennen, obwohl einzelne Bucshtaben vertauscht sind.

Das Kostenproblem muss noch gelöst werden

Um unter Beweis zu stellen, dass ihr Ansatz tatsächlich funktioniert, haben die beteiligten Wissenschaftler nun die erste Folge der TV-Serie „Biohackers“ auf künstlichen DNA-Strängen gespeichert. Die rund 100 Megabyte konnten auf einem sogenannten Picogram DNA gespeichert werden. Dies entspricht einem Millionstel Gramm. Das Projekt verlief so erfolgreich, dass die beteiligten Wissenschaftler von einem „Meilenstein“ auf dem Weg zu einer erfolgreichen Kommerzialisierung sprachen. Ihr Ziel ist so klar wie ambitioniert: Sie wollen so viel Wissen der Menschheit wie möglich, sammeln und dauerhaft speichern. Bisher allerdings ist die sogenannte „DNA Data Storage“ noch vergleichsweise kostenintensiv, weil die Herstellung der DNA und das spätere Auslesen sehr aufwändig sind. Die Forscher sind sich aber sicher, auch hier noch wichtige Durchbrüche erzielen zu können.

Via: TU München

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