{"id":24231,"date":"2017-10-10T07:00:37","date_gmt":"2017-10-10T05:00:37","guid":{"rendered":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2017\/10\/10\/digitales-erbe-dna-als-massenspeicher\/"},"modified":"2025-05-14T16:36:03","modified_gmt":"2025-05-14T14:36:03","slug":"digitales-erbe-dna-als-massenspeicher","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2017\/10\/10\/digitales-erbe-dna-als-massenspeicher\/","title":{"rendered":"Digitales Erbe: DNA als Massenspeicher?"},"content":{"rendered":"

\"sb-wettbewerb_klein\"<\/a>Dieser Artikel ist Teil des ScienceBlogs Blog-Schreibwettbewerb 2017<\/a>. Informationen zum Ablauf gibt es hier<\/a>. Leserinnen und Leser k\u00f6nnen die Artikel bewerten und bei der Abstimmung einen Preis gewinnen – Details dazu gibt es hier<\/a>. Eine \u00dcbersicht \u00fcber alle am Bewerb teilnehmenden Artikel gibt es hier<\/a>. Informationen zu den Autoren der Wettbewerbsartikel finden sich in den jeweiligen Texten.<\/i>
\n——————————————————————————————————————
\nDigitales Erbe: DNA als Massenspeicher?<\/p>\n

von Dennis Gregor. <\/p>\n

Ich bin Allgemeinmediziner und interessiere mich f\u00fcr verschiedene wissenschaftliche Themen, auch jene, die nichts mit Medizin zu tun haben.<\/p>\n

Um Informationen aufzubewahren, k\u00f6nnen wir sie in Stein mei\u00dfeln, auf Papier schreiben, auf ein Magnetband spielen, in einem Flash-Speicher ablegen… und noch viele Dinge mehr tun, die meisten davon erst seit relativ kurzer Zeit. Viel, viel \u00e4lter ist dagegen das Speichermedium, mit dem alle Lebewesen seit dem dunkelsten Archaikum ihre eigenen Baupl\u00e4ne aufbewahren: Die DNA speichert eine unglaubliche Menge von Informationen auf engstem Raum. Bei geeigneten Umweltbedingungen ist dieses Molek\u00fcl stabil genug, um au\u00dferhalb eines K\u00f6rpers tausende von Jahren zu \u00fcberdauern. K\u00f6nnten wir uns diese Eigenschaften zu Nutze machen und digitale Daten statt auf Festplatten auf DNA schreiben? Seit einigen Jahren gehen Wissenschaftler dieser Frage nach.<\/p>\n

Seit Jahrtausenden bewahrt der Mensch sein Wissen, h\u00fctet es sorgsam in B\u00fcchern und f\u00fcllt damit riesige Geb\u00e4ude. Seit Mitte des letzten Jahrhunderts speichern wir Informationen auch auf digitalen Medien, die magnetisierbare oder optisch ver\u00e4nderbare Oberfl\u00e4chen besitzen, und sind heutzutage in der Lage, den Inhalt von tausenden von B\u00fcchern, hunderte von Stunden bewegter Bilder oder praktisch jede andere Art von Information auf einer Festplatte zu speichern, die wir bequem in unserer Jackentasche verstecken. Man k\u00f6nnte glauben, Speicherplatz sei kein Problem mehr.
\nDabei untersch\u00e4tzt man allerdings die Sammelwut unserer Spezies. Denn die Datenmengen, die die Menschheit allein im Laufe des letzten Jahrzehnts angeh\u00e4uft hat, \u00fcbertreffen s\u00e4mtliche bisher vorhandenen Aufzeichnungen. Zwar fallen Daten in allen m\u00f6glichen Bereichen an, die Hauptverursacher von Big Data findet man aber in der Forschung und in den sozialen Netzwerken. W\u00e4hrend man am CERN die aus den Experimenten im Teilchenbeschleuniger gewonnenen Daten monatlich um ein bis zwei Petabyte anwachsen sieht, liefern gro\u00dfe Teleskopanlagen wie das Australian Square Kilometre Array j\u00e4hrlich astronomische Bild- und Messdaten, die an ein Exabyte heranreichen. (Kurz zur Erinnerung f\u00fcr Normalverbraucher: 1 Gigabyte=109<\/sup> Byte, 1 Terabyte=1012<\/sup> Byte, 1 Petabyte=1015<\/sup> Byte, 1 Exabyte=1018<\/sup> Byte, 1 Zetabyte=1021<\/sup> Byte).
\nAuf YouTube werden pro Minute hunderte von Stunden Video hochgeladen, die gespeichert werden wollen, und Facebook hat erst k\u00fcrzlich ein neues Datenzentrum errichtet, in dem auf 6000 m2<\/sup> ein Exabyte von Benutzerdaten Platz finden soll. Hochrechnungen gehen von einem weltweiten Datenuniversum von 44 Zetabyte im Jahre 2020 aus.
\nDas Wachstum unserer Daten \u00fcbertrifft inzwischen die durch die technische Weiterentwicklung erreichte Zunahme der Speicherdichte auf magnetischen Medien. Ist es also Zeit f\u00fcr einen Quantensprung in der Speichertechnik, um der Datenflut Herr zu werden?<\/p>\n

Einige Forscher haben ihren Blick in den letzten Jahren auf ein v\u00f6llig andersartiges Speichermedium gerichtet. Dabei ist dieses Medium alles andere als neu, vielmehr handelt es sich um das \u00e4lteste Speichersystem der Welt: Die DNA, Tr\u00e4ger der Erbsubstanz in allen Lebewesen, wurde bereits vor etwa vier Milliarden Jahren von der Natur hervorgebracht, die sich seitdem nicht veranlasst gesehen hat, auf ein anderes Medium umzusteigen.
\nDie DNA (Desoxyribonukleins\u00e4ure) \u00fcbertrifft bei Weitem alle unsere Speichersysteme im Hinblick auf die Packungsdichte der Information. Man vergegenw\u00e4rtige sich nur einmal, dass die gesamte Erbinformation eines Menschen im Zellkern jeder einzelnen K\u00f6rperzelle untergebracht ist. Zwar entspricht die dort enthaltene Information mit rund 800 Megabyte gerade einmal der Kapazit\u00e4t einer CD, doch wiegt die DNA, in denen sie gespeichert ist nur wenige Picogramm. Ein Exabyte, das Facebook auf einem 6000 m2<\/sup> gro\u00dfen Gel\u00e4nde unterbringt, w\u00fcrde demnach in einem Zehntel Gramm DNA Platz finden!
\nDie in DNA enthaltene Information ist aber nicht nur extrem dicht gepackt, sondern bleibt unter geeigneten Bedingungen auch sehr lange erhalten. So ist es zum Beispiel gelungen, DNA aus den Knochen von Neandertalern, die vor 100.000 Jahren gelebt haben, zu extrahieren und zu entschl\u00fcsseln. Dagegen muss ein Magnetband, das gegenw\u00e4rtig f\u00fcr die Langzeitarchivierung bevorzugte Medium, sp\u00e4testens nach 30 Jahren ausgetauscht werden, um Datenverlusten vorzubeugen.<\/p>\n

\"<\/a>
Gut m\u00f6glich, dass dieser Neandertalersch\u00e4del noch lesbare DNA enth\u00e4lt. (Luna04<\/a>, Homo sapiens neanderthalensis<\/a>, CC BY-SA 3.0<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n

Aber wie speichert die DNA nun ihre Information? Die DNA ist ein langes fadenf\u00f6rmiges Molek\u00fcl, das aus der Aneinanderreihung sogenannter Nucleotide hervorgeht, die in vierfacher Ausfertigung vorkommen. Ein Nucleotid besteht aus einem Zuckermolek\u00fcl (der Desoxyribose), einer Phosphatgruppe und \u2013 das ist der Kniff! \u2013 einer von vier verschiedenen Basen: Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin. In der Reihenfolge dieser Basen entlang des DNA-Fadens steckt die genetische Information, notiert in einem Alphabet mit vier Buchstaben. Obwohl der Abstand zwischen zwei Buchstaben in diesem fortlaufenden Text nur 0,34 Nanometer betr\u00e4gt, ergibt das bei drei Milliarden Buchstaben in doppelter Ausf\u00fchrung (siehe unten) immerhin knapp zwei Meter DNA, die in jedem menschlichen Zellkern enthalten ist. Dass sie darin Platz findet, liegt daran, dass der DNA-Faden nur zwei Nanometer dick ist und in der Zelle verkn\u00e4ult vorliegt.
\nEin weiterer Trick dieses biologischen Lexikons ist, dass es sich sehr leicht kopieren l\u00e4sst. In lebenden Organismen liegt die DNA n\u00e4mlich in doppelter Ausf\u00fchrung vor, und zwar in Form zweier parallel verlaufender Nucleotidstr\u00e4nge, die sich umeinander winden und die ber\u00fchmte Doppelhelix bilden. Die Str\u00e4nge sind dabei so zueinander orientiert, dass jeweils die Basen des einen Stranges \u00fcber Wasserstoffbr\u00fccken an die Basen des anderen gekoppelt sind.<\/p>\n

\"Madprime<\/a>
Madprime<\/a> contribs<\/a>), DNA chemical structure<\/a>, CC BY-SA 3.0<\/a><\/figcaption><\/figure>\n

Da sich aber immer nur Adenin an Thymin und Cytosin an Guanin bindet, stellt der zweite Nucleotidstrang eine Negativkopie des ersten dar! Teilt man den DNA-Doppelstrang in seine zwei H\u00e4lften, dann kann man anhand des einen Stranges jeweils den anderen rekonstruieren. Genau das geschieht, wenn sich eine Zelle teilt und ihre DNA verdoppelt werden muss: Zuerst wird der Doppelstrang durch Enzyme gespalten und anschlie\u00dfend hangelt sich ein anderes Enzym, die Polymerase, an den Einzelstr\u00e4ngen entlang und baut jeweils die komplement\u00e4ren Str\u00e4nge wieder auf, wobei ihr die vorhandenen Str\u00e4nge das Strickmuster liefern.<\/p>\n

\"I,<\/a>
I, Madprime<\/a>, DNA replication split horizontal<\/a>, CC BY-SA 3.0<\/a><\/figcaption><\/figure>\n

Schon seit l\u00e4ngerer Zeit sind Genforscher in der Lage, DNA nicht nur zu sequenzieren, also ihre Basenfolge zu lesen, sondern auch mittels kontrollierter chemischer Reaktionen zu synthetisieren, das hei\u00dft DNA mit einer ganz bestimmten Basenfolge k\u00fcnstlich herzustellen. Da liegt die Idee nicht so fern, statt biologischer Bauanleitungen einfach beliebige Daten in eine Basenfolge zu \u00fcbersetzen und die entsprechende DNA zu synthetisieren. Man k\u00f6nnte sie dann zum Beispiel in gefriergetrocknetem Zustand lagern und zu einem sp\u00e4teren Zeitpunkt wieder sequenzieren um die verpackten Daten zur\u00fcckzugewinnen \u2013 fertig ist die DNA-memory!
\nDass dies tats\u00e4chlich funktioniert, bewiesen Forscher der Universit\u00e4t Harvard bereits vor fast zwanzig Jahren, indem sie eine 24 Buchstaben lange Botschaft in einem DNA-Pool mit menschlicher DNA versteckten. Offensichtlich ging es ihnen damals noch nicht um die Archivierung gro\u00dfer Datenmengen, sondern um die \u00dcbermittlung geheimer Nachrichten. <\/p>\n

Knapp 15 Jahre sp\u00e4ter waren es wieder Forscher in Harvard, die sich daran wagten, nun auch die Speicherung relevanter Datenmengen auf DNA zu erproben. George Church und seine Kollegen \u00fcbersetzten mehrere JPG-Bilder, ein HTML-codiertes Buch sowie ein kleines Computerprogramm, die zusammen 658 kByte auf die Waage brachten, zun\u00e4chst im Computer in eine Basensequenz. Obwohl ein Nucleotid mit seinen vier m\u00f6glichen Basen theoretisch zwei Bits darstellen k\u00f6nnte, entschieden sich die Forscher f\u00fcr einen \u201eeine Base \u2013 ein Bit\u201c Code. Das hatte den Vorteil, dass jedes Bit durch eine von zwei verschiedenen Basen codiert werden konnte (\u201e0\u201c durch Adenin oder Guanin, \u201e1\u201c durch Thymin oder Cytosin). Auf diese Weise lie\u00dfen sich bestimmte Basenfolgen vermeiden, die bekannterma\u00dfen bei der DNA-Synthese h\u00e4ufig zu Fehlern f\u00fchren.
\nUm die DNA mit der errechneten Basensequenz herstellen und sp\u00e4ter wieder auslesen zu k\u00f6nnen, mussten die Wissenschaftler noch weitere Kunstgriffe anwenden. Zun\u00e4chst einmal ist es problematisch, sehr lange DNA-Str\u00e4nge zu synthetisieren, denn dabei erh\u00f6ht sich die Wahrscheinlichkeit, dass falsche Nucleotide in die Kette eingef\u00fcgt werden. Heute liegt das Limit schon bei deutlich \u00fcber tausend Basen, vor f\u00fcnf Jahren war die von Church gew\u00e4hlte L\u00e4nge von 159 Nucleotiden realistisch. Folglich musste das Team die zu speichernden Daten auf 54.898 DNA-Schnipsel, sogenannte Oligonucleotide, verteilen, von denen jeder 96 Basen der gesamten Sequenz enthielt.
\nWozu dienten aber die restlichen 63 Nucleotide in jedem Schnipsel? Einige spezielle Nucleotidsequenzen waren schlicht notwendig, um sp\u00e4ter die Kopier- und Sequenziervorg\u00e4nge starten zu k\u00f6nnen. Andere dienten als Hausnummern: W\u00e4hrend n\u00e4mlich auf einer Festplatte oder auf einer CD jedes Bit seinen festen r\u00e4umlichen Ort hat, an dem es stets zu finden ist, schwimmen die DNA-Schnipsel v\u00f6llig ungeordnet in der Probe. Macht man sich daran, sie zu sequenzieren, um ihnen die anvertrauten Geheimnisse wieder zu entlocken, so geschieht dies in v\u00f6llig zuf\u00e4lliger Reihenfolge. Damit man am Ende wieder intakte Dateien erh\u00e4lt, muss man wissen, in welcher Reihenfolge die ausgelesenen Sequenzen am Ende im Computer wieder zusammengesetzt werden sollen. Deshalb f\u00fcgten die Forscher in jeden DNA-Schnipsel noch 19 Adress-Nucleotide ein, die anzeigten, an welche Position in der Gesamtsequenz das jeweilige Oligonucleotid geh\u00f6rte.<\/p>\n

Ein weiteres Problem beim Synthetisieren und Sequenzieren von DNA ist, dass beide Vorg\u00e4nge fehleranf\u00e4llig sind. Von 100 bis 500 Nucleotiden wird eines falsch eingebaut beziehungsweise gelesen. Nun w\u00fcrde man eine Festplatte, die von 500 Bytes eines verschusselt, ohne Umschweife auf dem Elektrom\u00fcll deponieren. Die Harvard-Forscher stellten aber nicht nur ein einzelnes Exemplar jedes Oligonucleotids her, sondern Hunderte gleichzeitig. Sie durften erwarten, dass sich die bei der Synthese auftretenden Fehler bei jedem Exemplar an anderer Stelle befinden w\u00fcrden, so dass jede einzelne Basenposition bei den meisten Str\u00e4ngen korrekt sein w\u00fcrde. So waren sie in der Lage, nach dem Sequenzieren f\u00fcr jede Position auf den DNA-Str\u00e4ngen einen \u201eMehrheitsbeschluss\u201c zu errechnen. Trotz dieser massiven Mehrfachspeicherung brachten sie es auf eine Speicherdichte von 5 Petabyte pro Gramm. Allerdings verloren sie bei ihrem Experiment immer noch ganze 10 Bits \u2013 f\u00fcr ein Archivsystem eine inakzeptable Fehlerquote.<\/p>\n

Inzwischen hat man auch in anderen Labors mit dem DNA-Speicher experimentiert und versucht, die Fehlerrate zu verbessern. Der n\u00e4chste logische Schritt war der Einsatz eines auf mathematischen Algorithmen beruhenden Fehlerkorrektursystems. Im Prinzip wird dabei redundante, also \u201e\u00fcberfl\u00fcssige\u201c Information abgespeichert. Dadurch k\u00f6nnen etwaige Fehler entdeckt und berichtigt werden, solange der gr\u00f6\u00dfte Teil des Datenpaketes intakt ist. Forscher der ETH Z\u00fcrich verwendeten dazu erfolgreich die sogenannte Reed-Solomon-Kodierung, die unter anderem bei der st\u00f6ranf\u00e4lligen Funk-Kommunikation mit Raumsonden benutzt wird.
\nIn lebenden Organismen sind es komplizierte enzymatische Reparaturmechanismen, die Mutationen in der DNA entdecken und korrigieren k\u00f6nnen. Interessanterweise verdanken wir aber unsere Existenz der Tatsache, dass diese Mechanismen nicht zu 100% effektiv sind, denn die zuf\u00e4lligen Erbgutver\u00e4nderungen erm\u00f6glichen erst die Evolution.<\/p>\n

Jetzt fehlt eigentlich nur noch eines, um die Datenspeicherung auf DNA wirklich praktikabel zu machen: die M\u00f6glichkeit, willk\u00fcrlich auf bestimmte Datenpakete zugreifen zu k\u00f6nnen. Nach der in den fr\u00fcheren Experimenten von Church und anderen verwendeten Methode musste n\u00e4mlich immer die gesamte in der Probe vorhandene DNA sequenziert werden, auch wenn vielleicht nur ein kleiner Teil der Information ben\u00f6tigt wurde. Wegen der r\u00e4umlich zuf\u00e4lligen Verteilung der datentragenden Oligonucleotide war ein gezielter Zugriff nicht m\u00f6glich.
\nDoch auch hier zeichnen sich L\u00f6sungen ab. Wissenschaftler der Universit\u00e4t Washington haben gemeinsam mit Microsoft Research im vergangenen Jahr ihr Rezept vorgestellt. Eine entscheidende Rolle spielt dabei die Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR), mit der geringste DNA-Mengen einfach und sehr effektiv vervielf\u00e4ltigt werden k\u00f6nnen. Die PCR ist heute ein Routineverfahren, das in vielen Bereichen zur Anwendung kommt. W\u00e4hrend sie in der Medizin hilft, Krankheiten durch den Nachweis von Erreger-DNA zu diagnostizieren, wird sie von Kriminalisten eingesetzt, um den genetischen Fingerabdruck eines T\u00e4ters aus winzigen Blut- oder Speichelresten zu gewinnen.
\nDie Vervielf\u00e4ltigung eines DNA-Stranges l\u00e4uft dabei im Prinzip \u00e4hnlich ab wie in einer lebenden Zelle: Ein Polymerase-Enzym hangelt sich am Originalstrang entlang und setzt Nucleotid f\u00fcr Nucleotid den gegen\u00fcberliegenden komplement\u00e4ren Strang zusammen, wobei es sich jeweils den passenden Baustein aus der Reaktionsl\u00f6sung herausfischt. Anschlie\u00dfend wird die L\u00f6sung erhitzt, damit sich die DNA wieder in ihre Einzelstr\u00e4nge aufspaltet. Dann startet von Neuem die Aktivit\u00e4t der Polymerase, die nun bereits zwei halbe Str\u00e4nge als Vorlage vorfindet und komplementiert, so dass man zwei vollst\u00e4ndige DNA-Doppelstr\u00e4nge erh\u00e4lt. Man sieht sofort, dass sich nun bei jedem weiteren Durchgang die Menge der DNA-Str\u00e4nge verdoppelt, so dass man schnell das Wunder des exponentiellen Wachstums beobachten kann: Nach 25 Zyklen erh\u00e4lt man aus einem einzigen DNA-Einzelstrang 224<\/sup>=16 Millionen DNA-Doppelstr\u00e4nge.<\/p>\n

Um diesen Vorgang anzusto\u00dfen, ist allerdings noch eine weitere Zutat erforderlich, die wir bisher unterschlagen haben, die aber gerade den Ansatzpunkt f\u00fcr den willk\u00fcrlichen Datenzugriff bietet. Eine DNA-Polymerase kann n\u00e4mlich immer nur angefangene DNA-Kopien verl\u00e4ngern, diese aber nicht von selbst starten. Dazu braucht sie einen primer<\/i>. Das ist ein kurzes Oligonucleotid, dessen Basenfolge genau komplement\u00e4r zur Anfangssequenz der DNA ist, die kopiert werden soll. Wird der primer<\/i> im \u00dcberschuss zur Reaktionsl\u00f6sung hinzugegeben, lagert er sich von selbst an die passende Stelle am Anfang des Stranges an, der somit hier zum fertigen Doppelstrang wird. An dieser Stelle kann die Polymerase ansetzen und den Rest weiterkopieren.
\nDer Trick des Forscherteams bestand nun darin, au\u00dfer den Adress-Nucleotiden in jeden DNA-Schnipsel noch einen weiteren kurzen Nucleotid-Code einzubauen, der als Schl\u00fcssel zu einem Paket zusammengeh\u00f6riger Daten diente. Um gezielt auf ein Datenpaket zuzugreifen, synthetisierten sie viele Kopien eines zum gesuchten Schl\u00fcssel komplement\u00e4ren primers<\/i> und starteten dann die Polymerase-Ketten-Reaktion. Auf diese Weise wurden nur die Oligonucleotide mit dem passenden Schl\u00fcssel kopiert, die am Ende in millionenfach h\u00f6herer Konzentration vorlagen als die \u201eungewollten\u201c Str\u00e4nge und daher selektiv sequenziert werden konnten. Mit ihrem Verfahren gelang es den Forschern, gezielt mehrere Bilddateien fehlerfrei aus dem DNA-Pool herauszulesen.<\/p>\n

\"Schema<\/a>
Schema zur Umsetzung des willk\u00fcrlichen Speicherzugriffs. a: Schl\u00fcssel-Sequenz eines Datenpaketes. b: Daten. c: Adress-Sequenz. d: primer, bindet sich spontan an den Schl\u00fcssel. e: Polymerase. (Author: Dennis Gregor)<\/figcaption><\/figure>\n

Werden wir also bald die Festplatte unseres Desktop-Computers durch PCR-Thermocycler und Sequenzierapparate ersetzen? Wann wird Facebook auf biologische Datenspeicherung umsteigen?
\nAbgesehen davon, dass man f\u00fcr den Zugriff auf die Daten etliche Stunden Zeit veranschlagen muss, d\u00fcrfte der ein oder andere Speicherwillige wohl auch vom Preis des hypermodernen Archivierungssystems abgeschreckt werden. W\u00e4hrend die Kosten f\u00fcr DNA-Sequenzierung aufgrund ihrer weitverbreiteten Anwendung bereits enorm gesunken sind, ist die DNA-Synthese nach wie vor sehr kostspielig. Um ein Megabyte Daten auf DNA zu schreiben, muss man rund 10.000 Euro investieren. Trotzdem sehen die Wissenschaftler, die an dem System t\u00fcfteln, M\u00f6glichkeiten f\u00fcr Anwendungen in naher Zukunft.
\n\u201eWenn wir (die Daten) erst einmal auf DNA geschrieben haben, kannst du sie in eine H\u00f6hle legen und vergessen, bis du sie lesen willst\u201c, meint Nick Goldman vom European Bioinformatics Institute und hebt damit eine wesentliche St\u00e4rke des DNA-Speichers hervor. Sollen Daten, auf die nur selten zugegriffen wird, \u00fcber extrem lange Zeitr\u00e4ume gespeichert werden, k\u00f6nnte sich sein Einsatz auch heute schon lohnen. Goldman rechnet vor, dass der DNA-Speicher dank fehlender Wartungskosten bei einem Speicherhorizont von 500 Jahren kosteneffizienter ist als Festplatten und Magnetb\u00e4nder. <\/p>\n

Wer seine Daten gar bis ins n\u00e4chste Jahrtausend retten m\u00f6chte, wittert sicher schon ein echtes Schn\u00e4ppchen! Denn erst k\u00fcrzlich hat man an der ETH Z\u00fcrich neue Ma\u00dfst\u00e4be f\u00fcr die Langzeitlagerung von DNA gesetzt. Das Team um den Biochemiker Robert Grass verpackte DNA-Molek\u00fcle in winzige Glask\u00fcgelchen und ahmte damit in gewisser Weise die Konservierung von DNA in fossilen Knochen nach. Um den Gang der Jahrhunderte zu simulieren, lagerten die Forscher die DNA-K\u00fcgelchen einen Monat lang bei 70 Grad Celsius und l\u00f6sten sie anschlie\u00dfend durch einen einfachen chemischen Prozess wieder aus ihrem Schutzmantel, um sie zu sequenzieren. Sie kamen zu dem Schluss, dass auf diese Art bei Raumtemperatur gelagerte DNA \u00fcber mehr als tausend Jahre stabil w\u00e4re. F\u00fcr eine Lagerung bei -18 Grad, wie sie im weltweiten Saatgut-Tresor auf Spitzbergen herrschen, errechneten sie sogar eine Haltbarkeit von einer Million Jahren!
\nOb dann noch jemand da ist, der die in DNA gemei\u00dfelten Daten lesen kann oder will, ist eine andere Frage. Zumindest d\u00fcrfte das know-how f\u00fcr die Sequenzierung von DNA dank seiner vielf\u00e4ltigen Anwendungen vorerst nicht aus der Mode kommen.
\nBliebe noch die Frage, welche Daten wir denn mittels dieses z\u00e4hen Speichersystems f\u00fcr die Ewigkeit aufbewahren sollen. Regierungsarchive und wichtige historische Dokumente w\u00e4ren m\u00f6gliche Kandidaten. Grass schl\u00e4gt die Memory of the World<\/i>-Sammlung der UNESCO vor. Auch die Wikipedia h\u00e4lt er f\u00fcr ein interessantes Objekt, da sie einen guten Spiegel der gegenw\u00e4rtigen Gesellschaft darstelle. Offenbar will er den Historikern zuk\u00fcnftiger Generationen die Arbeit erleichtern.<\/p>\n

\"Hier<\/a>
Hier w\u00e4re die in Glas eingeschlossene DNA f\u00fcr Jahrmillionen sicher. Miksu<\/a>, Global Seed Vault (cropped)<\/a>, CC BY-SA 3.0<\/a><\/figcaption><\/figure>\n

Die Optimisten unter den Bioinformatikern glauben indes, dass der biologische Speicher im Laufe eines Jahrzehnts auch f\u00fcr diejenigen interessant werden k\u00f6nnte, die vielleicht selbst noch einmal auf ihre Daten zugreifen m\u00f6chten, anstatt sie lediglich f\u00fcr zuk\u00fcnftige Zivilisationen gerettet zu wissen. Denn die Kosten f\u00fcr DNA-Synthese und Sequenzierung sind seit ihrer Einf\u00fchrung um mehrere Gr\u00f6\u00dfenordnungen gesunken und man kann wohl erwarten, dass diese Techniken aufgrund ihrer gro\u00dfen Bedeutung und weiten Anwendung in Medizin, Biologie und Technik in Zukunft noch billiger werden. Die Vorstellung, dass Magnetbandbibliotheken f\u00fcr Langzeit-backups mit der Zeit durch DNA-memory ersetzt werden, ist also keine reine Science-Fiction.
\nFacebook und YouTube werden aber wohl nach anderen Methoden suchen m\u00fcssen, ihre Datensammelwut zu kanalisieren, schlie\u00dflich leben die dort gespeicherten Inhalte nicht zuletzt von ihrer schnellen Verf\u00fcgbarkeit. Irgendwann hilft vielleicht nur noch Ausmisten. Schlie\u00dflich ziehen wir nicht alle f\u00fcnf Jahre in eine gr\u00f6\u00dfere Wohnung um, damit all die Dinge, die wir im Laufe der Zeit angesammelt haben, noch Platz finden, sondern machen uns in mehr oder weniger gro\u00dfen Abst\u00e4nden daran, Wichtiges von Unwichtigem zu trennen. Mancher wird sich fragen, ob all die Millionen Stunden Video, die t\u00e4glich bei YouTube hochgeladen werden, unbedingt f\u00fcr die Nachwelt aufbewahrt werden m\u00fcssen.<\/p>\n

Literatur:<\/p>\n

Bornholt, James, Randolph Lopez, Douglas M. Carmean, Luis Ceze, Georg Seelig, und Karin Strauss. \u201eA DNA-Based Archival Storage System\u201c. In Proceedings of the Twenty-First International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, 637\u2013649. ASPLOS \u201916. New York, NY, USA.<\/p>\n

Church, George M., Yuan Gao, und Sriram Kosuri. \u201eNext-Generation Digital Information Storage in DNA\u201c. Science 337, Nr. 6102 (28. September 2012): 1628\u20131628.<\/p>\n

Extance, Andy. \u201eHow DNA could store all the world\u2019s data\u201c. Nature News 537, Nr. 7618 (1. September 2016): 22.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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