Zürich/Jerusalem – Die Erbsubstanz DNA gilt bereits seit einigen Jahren als zukunftsträchtiges Medium zur Langzeitspeicherung von Informationen. Obwohl er auf den ersten Blick zerbrechlich wirkt, lassen sich in Wahrheit auf dem DNA-Strang womöglich sogar für Jahrtausende Daten festhalten. Weitere Vorteile sind: Das Material ist preisgünstig und praktisch nicht zu hacken. Nun haben Forscher der ETH Zürich auf dieser Grundlage ein neues Verfahren entwickelt, mit dem sich alltägliche Dinge zu Datenspeichern machen lassen. Als Speichermedium dienen DNA-Moleküle, die künstlich erzeugt und in winzigen Glaskügelchen eingeschlossen sind.

Beispielsweise lasse sich damit eine 3D-Druckanleitung in ein Objekt integrieren, sodass diese selbst nach Jahrzehnten oder Jahrhunderten noch direkt aus dem Objekt herausgelesen werden könne, erklärte Robert Grass von der ETH Zürich. Als Beispiel stellten die Forschenden um Grass ein 3D-gedrucktes Häschen aus Kunststoff her. Dem Kunststoff mischten sie zuvor die Glaskügelchen bei, in denen sich die 3D-Druckanleitung in DNA-Form befand.

"DNA der Dinge"

Das Team um Grass nennt die neue Speicherform "DNA der Dinge". Die gespeicherten Informationen sind dabei nicht auf eine Bauanleitung beschränkt: Auch Daten, die versteckt oder für die Zukunft aufbewahrt werden sollen, lassen sich mit dieser Methode in DNA-Moleküle schreiben und in 3D-gedruckte Alltagsdinge integrieren.

Die Informationen lassen sich aber auch wiedergewinnen, indem die Glaskügelchen aus dem Kunststoff wieder isoliert, aufgelöst, und die DNA mit Sequenzierungsmethoden ausgelesen werden. Auch dies zeigten die Forscher an ihrem Kunststoffhäschen. Sie isolierten die Druck-Anleitung, druckten ein neues Häschen mit den DNA-haltigen Nanokügelchen, isolierten wieder die Information und so weiter. Sie konnten den Prozess fünfmal wiederholen und sozusagen "Urururenkel" des Häschens herstellen, wie die Wissenschafter im Fachjournal "Nature Biotechnology" berichten.

215.000 Terabytes in einem Gramm DNA

Die Grundlagen für die Methoden entwickelten die Forscher um Robert Grass und den israelische Computerwissenschafter Yaniv Erlich während der letzten Jahre. Zum einen nutzen Grass und sein Team bereits kurze DNA-Moleküle als Strichcodes, die sie in Glas-Nanokügelchen integrieren und so widerstandsfähig machen. So können sie beispielsweise als Identitätsausweis für hochwertige Nahrungsmittel oder Medikamente dienen.

Erlich wiederum entwickelte ein Verfahren, um große Datenmengen in DNA zu schreiben. So lassen sich theoretisch 215.000 Terabytes an Daten in einem einzigen Gramm DNA speichern. Den Machbarkeitstest für die Datenspeicherung mit ihrer Methode lieferten Grass und sein Team bereits in der Vergangenheit, indem sie beispielsweise den Schweizer Bundesbrief, sowie das Musikalbum "Mezzazine" von Massive Attack in DNA in Glaskügelchen verewigten und wieder auslasen.

Versteckte Daten

Außerdem speicherten sie einen Kurzfilm von 1,4 Megabytes mit dieser Methode und gossen sie in ein unauffälliges Brillenglas. So ließen sich sensible Daten auch verstecken und selbst durch eine Kontrolle am Flughafen schmuggeln, schrieb die ETH. Verstecken könnte man die DNA-haltigen Nanokügelchen prinzipiell in allen Kunststoffen, die nicht allzu hoch erhitzt werden müssen. (red, APA, 11.12.2019)