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Datenspeicher

DNA als dauerhafter Datenspeicher

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Methode gewährleistet eine Million Jahre Lagersicherheit

Da der Einschluss in Siliziumdioxid ungefähr demjenigen in fossilen Knochen entspricht, konnten die Forschenden auf diese prähistorischen Daten über die Langzeitstabilität von verkapselter DNA zurückgreifen. Daraus errechneten sie ihre Prognose: Bei Lagerung bei tiefen Temperaturen, wie zum Beispiel im weltweiten Saatgut-Tresor auf Spitzbergen bei -18 °C, könnte die DNA-kodierte Information über eine Million Jahre überdauern. Im Vergleich dazu lassen sich Daten auf Mikrofilm „nur“ für schätzungsweise 500 Jahre bewahren.

Verlorene Datenpunkte wiederherstellen

Es reicht jedoch nicht, den Informationsträger über solch lange Zeiträume ohne wesentliche Beschädigung zu lagern, die Daten müssen sich auch fehlerfrei wieder auslesen lassen. Dank riesiger Fortschritte bei Technologien zur DNA-Sequenzierung ist das Ablesen so gespeicherter Daten inzwischen erschwinglich und dürfte in Zukunft noch kostengünstiger werden. Diese Technologien sind jedoch nicht fehlerfrei.

Um diesem Problem zu begegnen, entwickelte Reinhard Heckel vom Institut für Kommunikationstechnik der ETH Zürich eine Methode zur Fehlerkorrektur. Diese basiert auf sogenannten Reed-Solomon-Codes, ähnlich denen, die auch bei Datenübertragungen über lange Strecken, zum Beispiel beim Funkverkehr mit Weltraumsonden, zum Einsatz kommen. Der Schlüssel für diese Methode sei zusätzliche Information, die man an die eigentlichen Daten anhänge, erklärt Heckel. „Um eine Parabel zu definieren, braucht es eigentlich nur drei Punkte. Wir fügen quasi noch zwei weitere hinzu, falls einer verloren geht oder sich verschiebt.“ Bei den DNA-codierten Daten geht es zwar um einen höheren Komplexitätsgrad, aber vom Prinzip her funktioniert das in der DNA mitverschlüsselte „Sicherheits-Backup“ der Forschenden genauso. Selbst bei Lagerung unter widrigen Umständen ließ sich dank dieser Fehlerkorrektur die testweise gespeicherte Information, also der Schweizer Bundesbrief und Archimedes‘ Text, fehlerfrei wiederherstellen.

Welche Informationen er für Millionen Jahre speichern würde? Von der Unesco als besonders bedeutsam ausgezeichnete Dokumente (Memory of the World), sagt Robert Grass. Und Wikipedia. „Manches ist dort ausführlich beschrieben, anderes weniger ausführlich. Das gibt wahrscheinlich einen guten Überblick, was unsere heutige Gesellschaft weiß und was sie wie stark beschäftigt.“

Originalpublikation: Grass RN, Heckel R, Puddu M, Paunescu D, Stark WJ: Robust Chemical Preservation of Digital Information on DNA in Silica with Error-Correcting Codes. Angewandte Chemie International Edition, 54, 8, 2552,-2555, DOI: 10.1002/anie.201411378.

* Angelika Jakobs, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich),8092 Zürich/Schweiz

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