New York. Die auf Erbgutmolekülen basierenden Speicher sind extrem haltbar
Datensicherungs-Experten haben seit einiger Zeit das uralte und unglaublich effektive Speichermedium der Natur im Visier: die DNA. Forscher haben nun einen Weg gezeigt, wie sich das Speicherpotenzial des Erbgutmoleküls immens steigern lässt. Sie verwendeten einen zum Video-Streamen bei Smartphones genutzten Algorithmus. Das Verfahren sei äußerst zuverlässig, berichten Yaniv Erlich vom New York Genom Center und Dina Zielinski von der Columbia University in New York im Fachmagazin „Science“.
Mehr Daten als gesichert werden können
Beim Streamen von Videos oder anderen größeren Medieninhalten geht es darum, dass eine Datei vom Player nicht komplett, sondern als Fluss kleiner Datenpakete geladen wird. Die Wissenschaftler übersetzen den zugrunde liegenden digitalen Code von sechs Datenpaketen in den biologischen Code – also in die vier Basen, aus denen die DNA aufgebaut ist. Dazu wurde das Datenpaket zunächst jeweils komprimiert und in kurze Reihen binärer Codes – also Nullen und Einsen – zerstückelt. Diese wurden dann mithilfe eines sogenannten Fountain-Code-Algorithmus den vier DNA-Bausteinen (A, G, C, T) zugeordnet. Insgesamt erzeugten die Forscher 72.000 jeweils 200 Basen lange DNA-Stränge. Dann folgte der umgekehrte Weg: Die Abfolge der Erbgutbausteine wurde ausgelesen, über eine Software wieder in binären Code übersetzt und schließlich wieder zu den sechs Datenpaketen zusammengefügt.
Mit der Methode ließen sich 215 Petabyte Daten in nur einem Gramm DNA speichern – das Hundertfache der bei früheren Ansätzen erreichten Menge, schreiben die Forscher. „Wir glauben, dass es sich um das Speichermedium mit der bisher höchsten Datendichte überhaupt handelt“, sagte Erlich. Rein rechnerisch liege die Grenze bei 1,8 Bits je Baustein. Mit ihrem Verfahren „DNA Fountain“ sei ein Wert von 1,6 Bits erreicht worden.
Die Menschheit wird nach Einschätzung mancher Experten vielleicht schon bald mehr Daten generieren, als auf Festplatten oder Magnetbänder gesichert werden können. DNA sei ein ideales Speichermedium, weil sich Daten ultrakompakt sichern lassen und weil das Molekül sich problemlos Hunderte bis Tausende Jahre lagern lässt, wie die Forscher erklären. Wie langlebig das Erbmaterial sei, zeigten Fossilien wie der eines 430.000 Jahre alten Frühmenschen in einer spanischen Höhle.
„DNA wird sich nicht mit der Zeit zersetzen wie Kassettenbänder oder CDs, sie wird nie ein überholtes Medium sein – andernfalls haben wir selbst ein Problem“, sagte Erlich.
dpa