Forscher speichern 2,2 Petabyte in 1 Gramm DNA

Einigen Wissenschaftlern ist es gelungen, eine bisher nie da gewesene Menge an Daten in der Erbsubstanz DNA zu speichern. Sie griffen dafür auf eine Kodierung der Informationen zurück, die der Natur ähnlich ist. In klassischen Computing-Systemen werden Daten durch binäre Mathematik repräsentiert: Sie liegen dann als die bekannten Reihen von Nullen und Einsen vor. Jede Stelle eines DNA-Moleküls kann hingegen eine von vier verschiedenen Basen enthalten, so dass hier schon einmal grundsätzlich eine andere Kodierung möglich ist.

In früheren Versuchen, DNA als Datenspeicher einzusetzen, wurde allerdings noch eine weitere Eigenheit dieses Mediums außer acht gelassen, weshalb man noch vergleichsweise wenig effizient arbeitete. So kam es durchaus vor, dass es auch einmal längere Folgen gab, in denen nur eines der vier Basen-Moleküle mehrfach hintereinander auftauchte.

In einem aktuellen Versuch setzten die Forscher daher einen Algorithmus ein, der im Grunde eine einfache Form einer Komprimierung darstellt, heißt es in einer Veröffentlichung im Wissenschaftsmagazin 'Nature'. Für die Repräsentanz der eigentlichen Informationen verwenden sie lediglich drei der vier Basen. Die vierte dient dazu, darzustellen, wie oft sich eine andere Base in der unkomprimierten Fassung wiederholen würde.

In einem praktischen Versuch wurde eine große Menge an Daten erst am Rechner in das trinäre Datenformat konvertiert. In der Sammlung fanden sich Werke von Shakespeare, wissenschaftliche Veröffentlichungen, die Aufnahme einer Rede Martin Luther Kings als MP3-Datei und vieles mehr, was die Wissenschaftler ohne größere Umstände organisieren konnten.

Anschließend wurden diese Informationen in synthetische DNA-Strängen gespeichert. Die einzelnen Abschnitte der Erbmoleküle beinhalteten dabei nicht nur die eigentlichen Daten, sondern auch verschiedene Meta-Informationen zu den Inhalten, so dass diese letztlich wiederzufinden sind.

In nur einem Gramm DNA konnten so 2,2 Petabyte Daten untergebracht werden. Und der Versuch ging sogar noch weiter: Die Forscher wollten auch nachweisen, dass sich ihre Technologie durchaus auch zur längerfristigen Speicherung nutzen lässt - denn auch heute können Biologen ja noch Erkenntnisse aus der Analyse von Erbmaterial gewinnen, das teils über Millionen von Jahren alt ist. Die synthetische DNA wurde dafür gefriergetrocknet und nach Europa geschickt, wo sich die enthaltenen Informationen problemlos wieder zurückgewinnen ließen. Dns, Dna, Erbmaterial Karlsruher Institut für Technologie