Längst vergangene Kulturen haben ihr Wissen mit Schriftzeichen, als Hieroglyphen auf Stein oder auf Schriftrollen hinterlassen. In unserem Zeitalter liegt viel Wissen auf Speichermedien oder Server-Festplatten. Gemeinsam ist allen diesen Datenträgern, dass sie kaum Tausende von Jahren überdauern werden und dann noch gelesen werden können.
Jetzt haben Forscher an der ETH Zürich eine Methode entwickelt, wie Informationen als DNA aufbewahrt werden können, sodass man sie auch nach Jahrtausenden wieder fehlerfrei zurückgewinnen kann. Dafür wird die DNA in Glas eingeschlossen.
Die Idee, Daten biologisch statt mechanisch zu speichern, wurde 1988 erstmals umgesetzt. Dabei wurden digitalisierte Daten als DNA gespeichert, dem Stoff, der die Erbinformationen von Lebewesen trägt. Die Desoxyribonukleinsäure (DNA) kann sehr kompakt riesige Mengen an genetischen Informationen speichern. Aber chemische Einflüsse können die DNA im Laufe der Zeit verändern. Und auch beim Speichern und späteren Lesen der DNA können Fehler auftreten.
Glas als Schutzhülle für die Daten
Desoxyribonukleinsäure (DNA) besteht aus vier chemischen Molekülen, symbolisiert durch die Buchstaben A, T, G und C – den Basen Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin. Ein digitalisiertes Dokument besteht seinerseits aus den Zahlen 0 und 1. Diese Zahlenfolgen werden mit einem eigens entwickelten Code in eine DNA-Buchstabenfolge übersetzt.
Nun haben Wissenschaftler um Robert Grass im Departement Chemie und Angewandte Biowissenschaften an der ETH Zürich herausgefunden, wie sie den möglichen Fehlern und dem Zerfall begegnen können: Sie verkapseln die DNA-Stücke in winzige Siliziumdioxid-Kügelchen, dem Hauptbestandteil von Glas. Damit wird die informationstragende DNA durch eine künstliche Hülle geschützt.
Wie die ETH mitteilte, wurden als Datenbeispiele der Bundesbrief und Sätze des altgriechischen Mathematikers Archimedes als DNA verschlüsselt. Um den Zerfall in Jahrtausenden zu simulieren, lagerten sie die winzigen Siliziumdioxid-Kügelchen mit der DNA der Dokumente für einige Wochen bei Temperaturen zwischen 60 und 70 Grad Celsius.
Anschliessend lösten sie die DNA mittels einer Fluoridlösung aus dem Material heraus – und konnten die Informationen wieder vollständig auslesen. Zudem verwenden sie beim Speichern der DNA einen Algorithmus, um bei möglichen Fehlern die Daten trotzdem korrekt wiederherstellen zu können.
Nach Angaben der ETH-Forscher könnten in den DNA-codierten Glaskügelchen bei einer Lagerung von minus 18 Grad Celsius die Informationen über eine Million Jahre überdauern.
