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Neues Speichermedium «Massive Attack» auf DNA

Die ETH Zürich hat erstmals ein Musikalbum auf DNA gespeichert. Diese könnte die Speichertechnologie revolutionieren.

Legende: Audio Mehr als Erbgut auf DNA abspielen.
6:41 min, aus SRF 4 News aktuell vom 20.04.2018.

Die Anwendung: Zum 20-jährigen Jubiläum ihres Albums «Mezzanine» hat die britische Band «Massive Attack» dieses auf DNA speichern lassen. Forscher der ETH Zürich haben damit zum ersten Mal überhaupt ein Musikalbum auf DNA gesichert.

Die Speichertechnologie: DNA ist eine Abfolge von vier chemischen Bausteinen. Digitale Informationen bestehen aus Nullen und Einsen. «Wir übersetzen nun diese Nullen und Einsen, die der Musik entsprechen, in eine Abfolge der chemischen Bausteine von DNA», erklärt ETH-Professor Robert Grass. Als nächstes werde die DNA synthetisiert. «DNA können wir chemisch herstellen. Dabei setzen wir einen Baustein auf den anderen.» Die DNA liegt nun in einer durchsichtigen, wässrigen Lösung vor.

In einem Gramm DNA haben theoretisch 200 Millionen Terabyte Daten Platz.
Autor: Robert GrassETH-Professor

Die Konservierung: Würde man die wässrige Lösung stehen lassen, würde die DNA mit der Zeit mit dem Wasser reagieren und zerfallen. Grass und seine Kollegen haben deshalb eine Technologie entwickelt, mit der die DNA von festem Material eingekapselt wird. «In unserem Fall sind das kleine Glaskügelchen.» Damit erhalte man eine sehr hohe chemische Stabilität. Die einzelnen Kügelchen sind nur rund 100 Nanometer gross und damit von blossem Auge nicht sichtbar. Weil es aber sehr viele Kügelchen sind, sieht es aus wie ein kleiner Fleck eines weissen Pulvers. «Dieses kann man zum Beispiel in eine Farbe mischen und damit ein Album-Cover gestalten.»

Eine Person füllt kleine Gefässe mit einer Pipette.
Legende: Chemiker können DNA künstlich herstellen. Keystone/Symbolbild

Das Abspielen: Um die gespeicherte Musik wiederzugeben, muss die DNA zunächst wieder aus den Glaskügelchen herausgenommen werden. Dies geschieht mithilfe von verschiedenen Lösungen. «Die DNA schwimmt wieder heraus, und wir haben wieder die wässrige Lösung», sagt Grass. Für diese gebe es sehr genaue analytische Methoden. Mit einem speziellen Gerät wird die Abfolge der DNA ausgelesen. Als letzter Schritt muss diese Abfolge dann wieder übersetzt werden in Nullen und Einsen. «Dann kann ich die Musik abspielen.»

DNA übersteht Tausende von Jahren.
Autor: Robert GrassETH-Professor

Der Nutzen: «DNA kann in sehr kleiner Masse sehr grosse Mengen an Informationen speichern», erklärt Grass. In einem Gramm DNA könne man theoretisch 200 Millionen Terabyte ablegen. Hinzu komme eine «extreme» Dauer, für die man etwas speichern könne. Die aktuellen Speichermedien könnten Informationen vielleicht für 20 oder 50 Jahren behalten. «Dann gehen sie kaputt.» Aber bei DNA wisse man etwa von uralten fossilen Knochen, dass sie Tausende von Jahren überstehe. Anwendungsmöglichkeiten sieht der Forscher weniger im Gebrauch zu Hause, sondern für die Speicherung von Informationen in Archiven. «Wir sind uns sicher, dass die DNA einen Platz in der Speicherwelt hat.»

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