Mit DNA-Speichern ist “Großes möglich”


Im Erbmaterial eines Menschen, seiner DNA, sind allesamt Informationen oben seinen Leib enthalten. Forscher nutzen dies Biomolekül nun, um ebenfalls ganz andere Fakten zu speichern. Etwa eine Fernsehserie. Die Technologie ist zwar noch teuer – im Unterschied dazu bietet bisher ungekannte Möglichkeiten.

Beschriebene Tontafeln zählen zu den ersten Informationsspeichern welcher Menschheit. Mehr wie 5000 Jahre dauerte es, solange bis Geschriebenes schließlich von digitalen Nullen und Einsen abgelöst wurde – dem binären Programmcode welcher Computer. Die Umstellung brachte eine erhebliche Platzersparnis im Gegensatz zu Büchern und Dokumenten. Allerdings es geht noch kompakter: Seitdem ein paar Jahren wird künstliche DNA zur Speicherung von Informationen genutzt. Forschern welcher Technischen Universität München (TUM) gelingt es nun, eine Fernsehserie zu programmieren – die deutsche Produktion “Biohackers”.

DNA ist die englische kürzerer Weg zu Händen DNS. Uff Deutsche Sprache lautet die kürzerer Weg DNS. In diesem Zusammenhang handelt es sich um ein riesiges Molekül, dies im Samenkern von menschlichen Zellen die Erbinformationen speichert. Welche Information wird durch vier Genbausteine, die Basen Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin kodiert – sie werden durch die Buchstaben A, T, G und Kohlenstoff repräsentiert. Dieser Programmcode kann genau wie welcher binäre Programmcode welcher Computer Informationen speicher- und einsehbar zeugen.

Wie dies funktioniert? Um die Fakten zu speichern, werden biochemischen Verfahren synthetische DNA-Stränge hergestellt. “Wollen wir jetzt beispielsweise die Reihe 01 01 11 00 in DNA speichern, legen wir fest, welche Zahlenkombination welchem Buchstaben entspricht, etwa: 00 ist A, 01 ist C, 10 ist G und 11 ist T”, erklärt Projektleiter Reinhard Heckel laut TUM. Nachdem diesem Prinzip wurde ebenfalls die erste Folge von “Biohackers” uff DNA gespeichert. In Computer-Programmcode sind dazu 600 Mio. Nullen und Einsen nötig, aus diesem Grund rund 75 Megabyte.

200 Exabyte uff einem Gramm DNA

Doch die DNA-Technologie verspricht noch wesentlich mehr: Im vergangenen Jahr meldete dies US-Startup Catalog, dass es allesamt Seiten welcher englischsprachigen Version von Wikipedia in Form von DNA gespeichert hatte – insgesamt 16 Gigabyte. Und DNA hat zudem eine unglaublich hohe Informationsfülle. Die “Biohackers”-Folge etwa passte uff lediglich ein billionstel Gramm DNA. Theoretisch sind solange bis zu 200 Exabyte uff einem Gramm DNA möglich, sagt Heckel. Dasjenige sind 200 Milliarden Gigabyte. Ein DNA-Speicher von welcher Größe eines Schuhkartons würde ausreichen, um den gesamten Inhalt des Internets zu speichern.

Ein weiterer Vorteil von ist ihre tief Haltbarkeit. “Wenn Ihr PC und dessen Festplatte immer ausgeschaltet beziehungsweise unbeschrieben blieben, würden die Daten nach ein paar Jahren verschwinden”, so Heckel. “DNA hingegen, richtig verpackt, kann viele tausend Jahre stabil bleiben.” Bestes Denkmuster dazu ist die DNA von ausgestorbenen Tieren, wie etwa dem Mammut, die noch heute ausgelesen werden kann. Um die künstliche DNA wie Speicher unzerstörbar zu zeugen, wurde ein Verfahren entwickelt, zwischen dem die DNA-Stränge in nur Nanometer große Glaskügelchen enthaltend werden. “Damit ist die DNA mechanisch geschützt”, so Heckel.

Die Speichermethode DNA stellt die Wissenschaft jedoch ebenfalls vor Probleme: Etwa können beim Schreiben, Speichern und Vorlesung halten welcher Fakten Fehler entstehen. “Werden diese Fehler nicht korrigiert, gehen die Daten, die auf der DNA gespeichert sind, verloren”, sagt Heckel. Mit einem neuen Algorithmus habe er dies Problem im Unterschied dazu trennen können. Dasjenige Prinzip hinten: “Stellen Sie sich Sprache vor: Wenn wir ein Wort mit fehlenden oder falschen Buchstaben lesen oder hören, schafft es die Rechenleistung unseres Gehirns trotzdem, das Wort zu verstehen.” Dieser Algorithmus arbeite verwandt.

Nachteil: hohe Preis

Ein Nachteil welcher DNA-Speicher sind die hohen Preis. Denn dies Herstellen und Vorlesung halten ist sehr aufwendig. Im vergangenen Jahr hatte Microsoft ein System vorgestellt, welches Fakten automatisiert in DNA speichern und wieder selektionieren kann. In der Tat war es sehr langsam: Um fünf Byte zu speichern, waren 21 Zahlungsfrist aufschieben nötig – zu Händen dies Ermitteln sehr wohl nur sechs Minuten.

Heckel und seine Kollegen funktionieren nun daran, DNA-Speicher günstiger und schneller zu zeugen. “‘Biohackers’ war ein Meilenstein in Richtung Kommerzialisierung, doch es liegt noch ein weiter Weg vor uns”, sagt welcher Forscher. Wenn sich die Technologie durchsetze, sei “Großes möglich”. Ganze Bibliotheken, sämtliche Filme, Fotos, Musik, Wissen jeglicher Menge könnte uff DNA gespeichert werden und “der Menschheit somit für immer zur Verfügung stehen”.



Quelle