Forscher machen DNA-Speicher über Millionen Jahre haltbar

Die immer fragiler werdenden Speichermedien für große Datenmengen stellen bekanntlich jene vor schwierige Aufgaben, die für eine Langzeit-Archivierung sorgen sollen. An der Eidgenössisch Technischen Hochschule Zürich glaubt man nun eine Lösung gefunden zu haben - in der Natur. Immer wieder ist in der Vergangenheit die DNA als Speicher in Betracht gezogen worden. Denn es gibt kaum eine vergleichbare Methode, um relativ große Informationsmengen auf ähnlich wenig Raum zu speichern. Das Problem besteht bisher aber darin, dass sich die Daten nicht unbedingt fehlerfrei zurückgewinnen lassen. Chemischer Zerfall und Fehler beim Auslesen lassen Lücken entstehen.

Ein Forschungsprojekt an der ETH Zürich könnte nun aber ein Verfahren gefunden haben, mit dem sich eine fehlerfreie Langzeitspeicherung - möglicherweise sogar für mehr als eine Millionen Jahre - realisieren lässt. Die DNA-Stränge werden dafür zum einen in Glas eingeschlossen. Außerdem kommt ein Algorithmus zum Einsatz, mit dem Fehler in den ausgelesenen Daten korrigiert werden können.

Gut einpacken

Als Vorbild dienten hier Beobachtungen in der Natur. Bei Versuchen zeigte sich, dass ungeschützte DNA schnell zerfällt und Informationen verliert. Aus fossilen Knochen lässt sich allerdings immer wieder mehrere Hunderttausend Jahre altes Erbgut isolieren und analysieren, da dieses darin verkapselt und geschützt vorliegt. "Ähnlich wie in solchen Knochen wollten wir die informationstragende DNA durch eine künstliche Hülle schützen", erklärte Projektleiter Robert Grass.

Die Forscher betteten DNA hierfür in Siliziumdioxid-Kügelchen von etwa 150 Nanometern Durchmesser ein. Die von den Forschern in die DNA geschriebene Information war der Schweizer Bundesbrief von 1291 sowie "Archimedes‘ Methodenlehre von Mechanischen Sätzen". Um in kurzer Zeit den Verfall des Informationsträgers DNA über lange Zeiträume zu simulieren, lagerten sie diese bis zu einem Monat bei Temperaturen zwischen 60 und 70 Grad Celsius. Solch hohe Temperaturen erlauben, den chemischen Verfall mehrerer Jahrhunderte innerhalb weniger Wochen nachzuvollziehen.

Dabei zeigte sich, dass die Informationen auf diese Weise sehr lange aufbewahrt werden können. Hochrechnungen mit verschiedenen Modellen ergaben, dass die DNA-Glas-Kügelchen bei einer Lagerung bei tiefen Temperaturen, wie sie beispielsweise im globalen Saatgut-Tresor auf Spitzbergen bei minus 18 Grad Celsius zu finden sind, Informationen über eine Million Jahre erhalten können.

Zum Thema: Forscher speichern 2,2 Petabyte in 1 Gramm DNA