25
Jan
2013

DNA als digitale Speichermöglichkeit

Biochemie
Das Erbmolekül DNA könnte auf absehbarer Zeit als digitaler Speicher verwendet werden. Wissenschaftler aus den USA und Großbritannien berichten im Britischen Fachblatt "Nature, dass es ihnen gelungen sei Teile der Rede I have a dream von Martin Luther King verschlüsselt und später wieder entschlüsselt zu haben. Ein großer Vorteil ihres Verfahrens sei die sehr hohe Genauigkeit bei der Entschlüsselung der DNA-Daten, berichten die Wissenschaftler. Der größte Vorteil der speicherung von Informationen in der DNA ist, dass große Mengen an Daten auf kleinsten raum passen. So passen in eine kleine Tasse Tee etwa 100 Millionen Stunden hochaufgelöste Videodateien.

Um zu zeigen, dass Speicherung und Decodierung funktionieren, hatte das Team um Nick Goldman vom britischen European Bioinformatics Institute fünf digitale Formate ausgewählt. Außer dem Ausschnitt aus Luther Kings Rede im MP3-Format waren das ein JPEG-Foto, eine PDF-Datei einer wissenschaftlichen Arbeit, eine TXT-Datei mit allen Sonetten Shakespeares sowie eine Datei mit dem Verschlüsselungscode. Alle Dateien zusammen waren 739 Kilobyte groß. Zum Vergleich: Ein typisches digitales Foto hat eine Größe von 2000 bis 5000 Kilobyte.

Den zugrundeliegenden digitalen Code der Dateien übersetzen die Forscher nach einem bestimmen Verfahren in den biologischen Code Also in die vier Basen, aus denen die DNA aufgebaut ist. Wissenschaftler in den USA bauten danach die DNA-Moleküle zusammen. Sie spalteten den Code dazu in viele kleine, sich überlappende Abschnitte und versahen die Fragmente mit kurzen Anhängseln, aus denen die Position der einzelnen Abschnitte im gesamten Code hervorgeht. Dadurch seien Fehler beim Herstellen der DNA sehr unwahrscheinlich, berichten die Forscher.

Das Unternehmen schickte die DNA dann in gefriergetrockneter Form zurück nach Europa, über Großbritannien zum EMBL in Heidelberg. Dort bestimmten die Wissenschaftler die Abfolge der DNA-Basenbausteine und setzten die Teilstücke wieder zum gesamten Code zusammen. Diesen entschlüsselten sie schließlich, so dass wieder die digitale Information vorlag. Sie stellten die Original-Dateien dabei zu 100 Prozent und fehlerfrei her.

Das größte Hindernis bei der Anwendung des Verfahrens seien derzeit die Kosten, sagte Lena Raditsch von der EMBL-Pressestelle. Vor allem die Synthetisierung der DNA sei noch sehr teuer.
Die Kosten für die Speicherung belaufen sich derzeit etwa 12.400 US-Dollar (rund 9300 Euro) pro Megabyte und etwa 220 US-Dollar (rund 220 Euro) für die Decodierung. Man vermutet, 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.
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