Fossil-Vorbild: So bleiben DNA-Daten haltbar (Foto: Philipp Stössel/ETH Zürich)

Zürich (pte002/16.02.2015/06:05) –

Forscher an der ETH Zürich http://ethz.ch haben gezeigt, dass die eigentlich natürlichem Zerfall ausgesetzte
Erbsubstanz DNA als echtes Langzeit-Archiv geeignet ist. Das Team um den
Chemieingenieur Robert Grass bettet DNA quasi in Glas ein und nutzt
spezielle Algorithmen für ein fehlerfreies Auslesen. Bei geeigneter
Lagerung sollten die Daten in solch einem DNA-Archiv damit auch nach
über einer Mio. Jahre noch zugänglich bleiben.

Während antike Steintafeln Jahrtausende überdauert
haben, ist eine wirkliche Langzeit-Archivierung von Daten heute ein
Problem. Denn Festplatten dürften im besten Fall wenige Jahrzehnte
halten, gängige optische Speichermedien nicht viel länger. Selbst bei
Mikrofilmen beträgt die geschätzte Lebensdauer nur wenige Jahrhunderte.
Auf den ersten Blick ist DNA auch keine Alternative, kommt es doch
normalerweise relativ schnell zu chemischen Veränderungen. Das ETHZ-Team
hat sich nun aber fossile Knochen zum Vorbild genommen – denn darin ist
DNA so verkapselt, dass das Erbgut auch nach vielen Jahrtausenden
analysiert werden kann.

Künstliches Fossil

"Ähnlich wie in solchen Knochen wollten wir die
informationstragende DNA durch eine künstliche Hülle schützen", erklärt
Grass. Also hat sein Team DNA in 150 Nanometer große Kügelchen aus
Siliziumdioxid – im Prinzip Glas – eingebettet. Um den chemischen
Zerfall über Jahrhunderte zu simulieren, haben die Forscher Proben dann
bis zu einem Monat bei hoher Temperatur gelagert. So konnten sie zeigen,
dass die eingebettete DNA tatsächlich relativ stabil und somit die
Daten erhalten bleiben. Würden solche Kügelchen bei Temperaturen von
minus 18 Grad Celsius ordentlich gelagert, könnte die Information über
eine Mio. Jahre überdauern, schätzt das ETHZ-Team.

Allerdings reicht es nicht, dass der DNA-Datenträger
lange Zeit möglichst unversehrt bleibt. Auch die Auslese muss wirklich
funktionieren. Daher haben die Forscher auch eine Methode zur
Fehlerkorrektur entwickelt. Diese basiert auf sogenannten
Reed-Solomon-Codes, die auch bei der Datenübertragung im Weltraum eine
Rolle spielen – beispielsweise für die fehlerfreie Übertragung von
Bildern durch die Voyager-Sonden. In Tests war es dem Züricher Team
möglich, mit seinem Verfahren Daten auch aus DNA-Proben, die unter
widrigen Umständen gelagert wurden, fehlerfrei auszulesen.