Pflanzen-DNA als Datenspeicher
Desoxyribonukleinsäure – kurz DNS oder DNA (deoxyribonucleic acid) – ist unser natürlicher Datenspeicher. In dem Doppelhelixstrang sorgen die Basen Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin in ihren unterschiedlichen Kombinationen für die Speicherung der Erbinformationen. Das gilt für alle Lebewesen, die wir kennen, für Tiere und Pflanzen. Diese hervorragende evolutionäre Konstruktion müsste doch auch im Digitalzeitalter Anwendung finden können, überlegten sich Schweizer Forscher – und errechneten, das ein Gramm DNA 455 Exabyte Daten speichern könnte, genügend Platz für alle Informationen, die Google und Facebook gemeinsam zusammengetragen haben.
Zur Speicherung werden den Basen der DNA Datenwerte zugewiesen, so könnte beispielsweise Adenin und Cytosin für den Wert „1“ stehen, Thymin und Guanin für die „0“. Der Preis für einen solchen Speicher allerdings ist immens.
Wenn alle Bedingungen stimmen, ist das Erbinformations-Molekül extrem langlebig. Die Forscher entziehen dem codierten DNA-Strang sämtliches Wasser und lagern ihn in winzigen verschlossenen Glasbehältern. So hält sich die gespeicherte Information bei einer Temperatur von 10 Grad Celsius geschätzte 2000 Jahre – eine Blue-Ray-Disk soll Daten 30 Jahre bewahren können, eine herkömmliche DVD etwa 10 Jahre. Würde man den DNA-Speicher im Saatgut-Tresor auf Spitzbergen aufbewahren (hier herrschen konstante -18 Grad), könnten die Informationen sogar zwei Millionen Jahre überdauern.
Pflanzen als Datenspeicher
Für die gigantischen Datenmengen, die heute und in Zukunft anfallen, werden neue und bessere Datenspeicher gesucht. Ein eher ungewöhnlicher Ansatz ist die Speicherung in der DNA von Pflanzen oder deren Samen.
Die DNA besteht aus vier verschiedenen Bausteinen (Basen), die in ihrer Kombination Ihrer Abfolge die Erbinformation tragen. Zur Speicherung digitaler Information müssen die Binärdaten 0 und 1 in die DNA-Basen A (Adenin), G (Guanin), C (Cytosin) und T (Thymin) konvertiert werden. Der Vorschlag der Forscher lautet, A für 00, G für 01, C für 10 und T für 11 zu verwenden. Computerdaten werden in synthetischer DNA gespeichert und dann mit Hilfe von Bakterien in Pflanzen eingeschleust.
In Slowenien soll auf diese Weise bereits erfolgreich ein Computerprogramm in der DNA einer Tabak-Pflanze gespeichert worden sein. Angeblich wurde aus einem Keimling der Pflanze das Programm wieder extrahiert und getestet: mit Erfolg. Auf dem Bildschirm des Rechners soll "Hello World" erschienen sein. Sicher ist, dass es Forschern gelungen ist, kurze Nachrichten in der DNA einer Pflanze einzuschleusen.
Die Möglichkeiten einer solchen Speichertechnik sind im höchsten Maße interessant: Biologisch abgelegte Daten können dauerhafter gespeichert werden, als es bei herkömmlichen Datenträgern der Fall ist. Und die Datenmenge, die in der DNA von Pflanzen gespeichert werden kann, ist gigantisch. Forscher schätzen, dass in einem Gramm DNA die Datenmenge gespeichert werden könnte, die heute auf mehr als 14.000 Blu-Ray-Discs gespeichert ist.
Ein interessanter Gedanke: Parkanlagen könnten künftig als Bibliotheken genutzt werden. Mit einem entsprechenden Lesegerät könnte man in der Nähe der entsprechenden Blume sämtliche Werke von Hermann Hesse lesen – oder alle Titel der Beatles hören.
Zwar steht die DNA-Speichertechnik noch ganz am Anfang, von Vorteil wäre sie sicherlich. Da jeden Tag rund 2500 Milliarden Gigabyte neue Daten produziert werden, wären Blumen als Datenträger doch einfach wunderbar.
