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© ap Lupe
DNA als Datenspeicher
Warum DNA die anderen Speicher schlägt
Computerexperte Nick Goldman hat den Baum vor seinem Bioinformatik-Institut in Cambridge fotografiert und auf DNA gebannt. "Wir wollten zeigen, dass man irgendwelche digitalen Daten auf DNA speichern kann. Also haben wir uns dazu entschlossen, ein Foto unseres Instituts zu speichern", so Goldman. Den Schnappschuss übersetzt Goldman in einen speziellen Digitalcode mit Nullen, Einsen - und Zweien.
Eine extra ausgetüftelte Software übersetzt das dann in den DNA-Code: also in A, C, G und T. Diesen Code verfüttert Goldman an eine Maschine, die DNA-Moleküle bauen kann. Buchstabe für Buchstabe entsteht künstliche Speicher-DNA. Ein Röhrchen mit einem Hauch gefriergetrockneter DNA ist dann ein kleiner, robuster Datenspeicher, der nicht einmal einen Kühlschrank braucht. "Vor allem die DNA herzustellen, kostet noch sehr viel. Aber die Preise kommen dank der Genomforschung schnell runter. Wir denken, die Technologie wird in zehn Jahren um einen Faktor hundert billiger werden. Und dann könnten sie wohl Privatpersonen oder Firmen regelmäßig nutzen", so Goldman.

Langlebig und Wasser löslich
In einem Röhrchen hat eine Million Gigabyte Platz. Um diese Datenmenge zu speichern, bräuchte man 6000 USB-Sticks. DNA hat sich als biologischer Speicher schon über Jahrtausende bewährt. Im Gegensatz zu anderen Speichermedien kann man DNA problemlos in Wasser auflösen. "Die DNA ist ja auch in unserem Körper in Wasser gelöst. Wir exponieren die DNA den UV-Strahlen der Sonne und so weiter. Das alles hält DNA gut aus. Sie bleibt stabil", so der Bioinformatiker. Wie die DNA-Funde von Mammuts belegen, hält DNA quasi ewig. USB-Sticks dagegen gibt man nicht mehr als 15 Jahre. Wie es genau um die Lebensdauer von gängigen Digitalspeichern steht, weiß heute aber niemand so genau.

In der Probe-DNA ist das Foto des Baums, ein Schnipsel der berühmten Rede "I have a dream" von Martin Luther King und Gedichte von Shakespeare gespeichert. Die Datenmenge von nur 739 Kilobyte ist in tausenden DNA-Schnipseln gespeichert. Am Functional Genomics Center in Zürich wird die DNA auf Glas fixiert, gespült und kommt dann zum Ablesen in den sogenannten DNA-Sequenzierer. Dann lädt der Biologe Ralph Schlapbach ihn auf einen Laptop. Jetzt ist Computerexperte Peter Fornaro gefordert. Schon deckt er die erste Schwachstelle der englischen Anleitung auf: Bei den Dateien aus der DNA fehlt die Typenbezeichnung, so dass man nicht weiß, ob es sich um Bild, Audio oder Text handelt.

Fehltöne und Bildfehler
Gibt man schließlich die richtige Endung ein, sieht man, dass man das Bild mit dem Baum zwar erkennt, dass es aber trotzdem nicht perfekt ist. Auch die Rede von Martin Luther King hat viele Fehltöne. "Wenn man die Datenmenge ein bisschen falsch interpretiert und daraus die ursprüngliche Sequenz nicht auf ein Bit genau zusammenbaut, dann funktioniert es einfach nicht. Ist ein einziges Bit falsch, kann das bedeuten, dass es nicht funktioniert: Das Ganze ist sehr fehlerintolerant", so Computerexperte Peter Fornaro. Aber auch im DNA-Code können sich Fehler einschleichen. Doch Ralph Schlapbach hat die rettende Idee: Er entschlüsselt die DNA ein zweites Mal. Legt man die beiden Datensätze übereinander, lassen sich die Fehler tatsächlich ausmerzen.

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© reutersBioinformatik
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