Forscher speichern Daten in DNS

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Enorme Speicherdichte, aber auch enorme Kosten

Die Menschheit wird nach Einschätzung mancher Experten vielleicht schon bald mehr Daten generieren als auf Festplatten oder Magnetbänder gesichert werden können. DNS sei ein ideales Speichermedium, weil sich Daten ultra-kompakt sichern lassen und weil das Molekül sich problemlos hunderte bis tausende Jahre lagern lässt, wie die Forscher erklären. Wie langlebig das Erbmaterial sei, zeigten Fossilien wie der eines 430.000 Jahre alten Frühmenschen in einer spanischen Höhle.

„DNS wird sich nicht mit der Zeit zersetzen wie Kassettenbänder oder CDs, und sie wird nie ein überholtes Medium sein - andernfalls haben wir selbst ein Problem“, sagte Erlich. Auch die Herstellung beliebig vieler Kopien ist demnach mit dem Erbmolekül kein Problem - DNS wird auch in der Natur über die sogenannte Polymerase-Ketten-Reaktion ständig vervielfältigt.

Mit der Methode ließen sich 215 Petabyte Daten in nur einem Gramm DNS speichern - das Hundertfache der bei früheren Ansätzen erreichten Menge, schreiben die Forscher. „Wir glauben, dass es sich um das Speichermedium mit der bisher höchsten Datendichte überhaupt handelt“, sagte Erlich. Rein rechnerisch liege die Grenze bei 1,8 Bits je Baustein. Mit ihrem Verfahren „DNA Fountain“ sei ein Wert von 1,6 Bits erreicht worden.

Größtes Problem der Technik: die Kosten. Die DNS-Synthese für ihre zwei Megabyte Daten habe 7000 Dollar gekostet, das Auslesen weitere 2000 Dollar. Mit einem raschen Preisverfall bei der Erbgut-Herstellung im Labor ist nach Experteneinschätzung nicht zu rechnen. Über eine Kombination aus weniger hochwertigen DNS-Molekülen und besseren Codierungsstrategien lasse sich der Preis aber dennoch drücken, ist Erlich überzeugt.

Im Prinzip kann man sich die gesamte Biosphäre als riesigen Supercomputer vorstellen: Der Informationsspeicher wäre die DNS, die Rechenleistung entspräche der Transkriptionsrate der DNS, also der Geschwindigkeit, mit der die Erbgut-Information in Proteine übersetzt wird. In Analogie zum Internet wären alle Lebewesen individuelle Informationsspeicher, die durch wechselseitige Interaktionen und über biochemische Zyklen in einem globalen Netzwerk miteinander verbunden wären.

Das Erbgut aller Lebewesen der Erde wiegt einer 2015 vorgestellten Studie zufolge insgesamt etwa 50 Milliarden Tonnen. Um die in der DNS steckende Information aller Lebewesen zu speichern, bräuchte man eine Trilliarde - das heißt 10 hoch 21 - der derzeit vier leistungsstärksten Supercomputer, schrieben die Forscher Fachblatt „PLOS Biology“.

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