Forscher machen DNA zum Langzeit-Speichermedium

Forscher an der ETH Zürich haben gezeigt, dass die eigentlich natürlichem Zerfall ausgesetzte Erbsubstanz DNA als echtes Langzeit-Archiv geeignet ist. Das Team um den Chemieingenieur Robert Grass bettet DNA quasi in Glas ein und nutzt spezielle Algorithmen für ein fehlerfreies Auslesen. Bei geeigneter Lagerung sollten die Daten in solch einem DNA-Archiv damit auch nach über einer Mio. Jahre noch zugänglich bleiben. [...]

Während antike Steintafeln Jahrtausende überdauert haben, ist eine wirkliche Langzeit-Archivierung von Daten heute ein Problem. Denn Festplatten dürften im besten Fall wenige Jahrzehnte halten, gängige optische Speichermedien nicht viel länger. Selbst bei Mikrofilmen beträgt die geschätzte Lebensdauer nur wenige Jahrhunderte. Auf den ersten Blick ist DNA auch keine Alternative, kommt es doch normalerweise relativ schnell zu chemischen Veränderungen. Das ETHZ-Team hat sich nun aber fossile Knochen zum Vorbild genommen – denn darin ist DNA so verkapselt, dass das Erbgut auch nach vielen Jahrtausenden analysiert werden kann.

„Ähnlich wie in solchen Knochen wollten wir die informationstragende DNA durch eine künstliche Hülle schützen“, erklärt Grass. Also hat sein Team DNA in 150 Nanometer große Kügelchen aus Siliziumdioxid – im Prinzip Glas – eingebettet. Um den chemischen Zerfall über Jahrhunderte zu simulieren, haben die Forscher Proben dann bis zu einem Monat bei hoher Temperatur gelagert. So konnten sie zeigen, dass die eingebettete DNA tatsächlich relativ stabil und somit die Daten erhalten bleiben. Würden solche Kügelchen bei Temperaturen von minus 18 Grad Celsius ordentlich gelagert, könnte die Information über eine Mio. Jahre überdauern, schätzt das ETHZ-Team.

Allerdings reicht es nicht, dass der DNA-Datenträger lange Zeit möglichst unversehrt bleibt. Auch die Auslese muss wirklich funktionieren. Daher haben die Forscher auch eine Methode zur Fehlerkorrektur entwickelt. Diese basiert auf sogenannten Reed-Solomon-Codes, die auch bei der Datenübertragung im Weltraum eine Rolle spielen – beispielsweise für die fehlerfreie Übertragung von Bildern durch die Voyager-Sonden. In Tests war es dem Züricher Team möglich, mit seinem Verfahren Daten auch aus DNA-Proben, die unter widrigen Umständen gelagert wurden, fehlerfrei auszulesen. (pte)