„DNA der Dinge“

Forscher speichern Daten in Alltagsgegenständen

Die Erbsubstanz DNA ist ein ausgeklügeltes Speichermedium der Natur. In ihr tragen Lebewesen ihre Bau- und Betriebsanleitung. Bei unbelebten Dingen ist dies nicht der Fall. Forscher der ETH Zürich haben nun jedoch gemeinsam mit einem Kollegen aus Israel eine Methode entwickelt, um alltäglichen Gegenständen eine eigene DNA zu verleihen. Als Speichermedium dienen tatsächlich DNA-Moleküle, die künstlich erzeugt und in winzigen Glaskügelchen eingeschlossen sind.

Zum Beispiel 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 laut einer Mitteilung der Hochschule vom Montag. Als Beispiel stellten Grass und sein Team 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.

Ein 3D-​Drucker druckt einen Kunststoffhasen. Im Kunststoff sind DNA-​Moleküle enthalten, in denen die Druckanleitung kodiert ist.

(Bild: ETH Zürich / Julian Koch)

Die Forscher nennen 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.

Informationen „vererbt“
Die Informationen lassen sich aber auch wiedergewinnen, indem die Glaskügelchen aus dem Kunststoff isoliert, aufgelöst, und die DNA mit Sequenzierungsmethoden ausgelesen wird. 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 ETH schrieb.

Die Grundlagen für die Methode entwickelten die Schweizer Forscher und der israelische Computerwissenschaftler 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.

(Bild: ETH Zürich/Robert Grass)

Massive-Attack-Album auf DNA archiviert
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. 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.