DNA statt Festplatte

Berlin -

DNA könnte in absehbarer Zeit als Datenspeicher dienen. Auf dem biologischen Speicher lassen sich riesige digitale Datenmengen verpacken und auf lange Zeit sichern, berichten Wissenschaftler aus Großbritannien und den USA im britischen Fachblatt „Nature“. Sie hatten unter anderem Ausschnitte aus Martin Luther Kings „I have a dream“-Rede im DNA-Molekül verschlüsselt und später fehlerfrei wieder entschlüsselt.

Ein großer Vorteil ihres Verfahrens sei die sehr hohe Genauigkeit bei der Entschlüsselung der DNA-Daten, berichten die Wissenschaftler. Zudem könnten unglaublich große Datenmengen auf kleinstem Raum verstaut werden. 100 Millionen Stunden hochauflösende Videodaten würden zum Beispiel in DNA-Form in eine kleine Teetasse passen.

Die ständig steigende Datenflut sei bereits jetzt ein Problem für Archivare: Weltweit kursierten etwa drei Zettabyte an digitalen Daten – also 3000 Milliarden Milliarden Byte. Festplatten zur Speicherung seien teuer und benötigten eine Stromversorgung, argumentieren die Experten, andere Datenträger verschlissen innerhalb weniger Jahre. DNA hingegen könne Tausende Jahre unbeschadet überdauern, wie zum Beispiel die Isolierung von Erbmaterial aus archäologischen Knochenfunden zeige.

Um zu zeigen, dass Speicherung und Decodierung funktionieren, hatten die Wissenschaftler fünf digitale Formate ausgewählt. Außer der Audiodatei mit Luther Kings Rede wurden auch ein Foto, eine PDF- und eine Textdatei codiert, außerdem eine Datei mit dem Verschlüsselungscode. Alle Dateien zusammen waren 739 Kilobyte groß.

Den zugrundeliegenden digitalen Code der Dateien übersetzen die Forscher in den biologischen Code – also in die vier Basen, aus denen die DNA aufgebaut ist. Wissenschaftler eines US-Unternehmens bauten danach die DNA-Moleküle zusammen: Sie spalteten den Code in kleine, sich überlappende Abschnitte und versahen die Fragmente mit kurzen Anhängseln, aus denen die Position im gesamten Code hervorgeht.

Das Unternehmen schickte die DNA dann in gefriergetrockneter Form zurück nach Europa. Dort bestimmten die Wissenschaftler die Abfolge der DNA-Basenbausteine und setzten die Teilstücke wieder zum gesamten Code zusammen. Diesen entschlüsselten sie und stellten die Original-Dateien zu 100 Prozent – also fehlerfrei – wieder her.

Das größte Hindernis bei der Anwendung des Verfahrens seien derzeit die Kosten,so die Wissenschaftler. Vor allem die Synthetisierung der DNA sei noch sehr teuer. Interessant sei das Verfahren vor allem bei Daten, die nicht so oft abgerufen werden müssen. „DNA ist unglaublich klein, dicht und braucht keine Stromversorgung bei der Lagerung, so dass auch Transport und Aufbewahrung einfach sind“, so die Forscher.

Sie schätzen die Kosten für die Speicherung auf derzeit etwa 12.400 US-Dollar (rund 9300 Euro) pro Megabyte und etwa 220 US-Dollar (rund 165 Euro) für die Decodierung. Sie vermuten, dass die Kosten innerhalb der nächsten zehn Jahre so weit sinken, dass sich die DNA-Speicherung schon bei Daten lohnt, wenn sie für weniger als 50 Jahre archiviert würden.