Extrem dicht gepackt: Ein Zettabyte Daten passt in ein Gramm DNA

In hunderten Millionen Jahren Evolution hat die Natur Zeit gehabt, einen der effizientesten Speicher überhaupt zu entwickeln. Entsprechend begierig sind Forscher natürlich, diesen auch für unsere Technik nutzbar zu machen. Und nun wurde ein neuer Durchbruch erzielt, der das enorme Potenzial der DNA verdeutlicht. Im Erbmaterial des Lebens sind extrem komplexe Informationen aufbewahrt. Jahrzehnte der Erforschung der Mechanismen in den Zellkernen haben es noch immer nicht abschließend geklärt, wie effizient dieses Speichersystem funktioniert. Aber die verschiedenen Arbeiten, in denen die Nutzbarmachung der DNA als universeller Speicher angestrebt wird, geben durchaus einen Einblick.

Vor einigen Jahren erregten Wissenschaftler noch Aufsehen, als es ihnen gelang, in einem Gramm DNA immerhin 2,2 Petabyte Daten abzuspeichern. Die dabei eingesetzten Verfahren müssen aus heutiger Sicht aber als erste plumpe Gehversuche verstanden werden. Am irischen Waterford Institute of Technology (WIT) ist nun nämlich eine Methode entwickelt worden, mit der in einem Gramm der Erbmoleküle sogar ein Zettabyte abgelegt werden kann, berichtet das US-Magazin BetaNews.

Schon allein sich die Menge dieser Daten vorzustellen, ist nicht gerade eine triviale Aufgabe. Immerhin sind 16 Zettabyte ungefähr das, was die gesamte Menschheit aktuell im vergangenen Jahr generierte. Falls nun aber die Frage aufkommt, wozu ein Speichermedium benötigt würde, das problemlos das gesamte Datenaufkommen der Erde so konzentriert aufnehmen könnte: Hochrechnungen auf Grundlage der bisherigen Entwicklung gehen davon aus, dass bereits im Jahr 2025 pro Jahr das Zehnfache von 160 Zettabyte hinzukommt.

Die Forscher machten sich zur Steigerung der Speicherdichte die Eigenarten der DNA zunutze. Hier sind Informationen schlicht nicht linear in einem binären Code abgelegt wie auf normalen Medien. Vielmehr kommt eine wesentlich komplexe Kodierung zum Einsatz und je drei Basenpaare in Reihe können bereits 64 Aminosäuren und damit unterschiedliche Informationen repräsentieren.

Das Verfahren der irischen Wissenschaftler, die ihre Daten wörtlich in ein fest definiertes Stück DNA in Bakterien schreiben, ist noch weit von einer praktischen Anwendung entfernt. Es dauert allein schon etwa drei Tage, bis die hinterlegten Informationen mit den passenden Substanzen wieder ausgelesen werden können. Allerdings erforschen andere Wissenschaftler längst Mehoden, mit denen man besser an die Daten herankommt und schaffen dies teils auch schon binnen Sekunden. In der Kombination könnte so durchaus in absehbarer Zeit ein nahezu perfektes Archivierungs-System entstehen.

Vielseitige Erbmoleküle: