Wenn Wissenschaftler DNA-Datenspeicherung knacken, passt das Internet in ein Schnapsglas

Das Internet ist leer. Alle Facebook-Updates, Twitter-Rants und Instagram-Posts, die durch die Luft flitzen, benötigen letztendlich ein physisches Zuhause, aber das "digitale Universum" wird voraussichtlich auf über 16 Zettabyte anwachsen - das entspricht etwa 4 Billion DVDs - bis zum nächsten Jahr müssen wir ein besseres Speichersystem entwickeln. Glücklicherweise hat uns die Natur ein verdammt effizientes geliefert: DNA hält wahnsinnige Mengen an Informationen auf kleinstem Raum bereit. Vor diesem Hintergrund versucht ein Team von Microsoft-Forschern, die Biologie zu nutzen, um die Abhängigkeit von Rechenzentren zu verringern.

Es ist eine beeindruckende Anstrengung und die ersten Ergebnisse sind vielversprechend. Aber der einzige Weg, um ein Gefühl dafür zu bekommen, was ein bedeutender Durchbruch bei der Speicherung von DNA-Daten sein könnte, besteht darin, die Größenordnung der Sache zu berücksichtigen. Wie viel Internet könnte die DNA einer einzelnen Zelle enthalten?

In einem Vortrag, der auf der ASPLOS 2016 vorgestellt wurde, einer Konferenz, die sich mit dem Aufbau einer „Architekturunterstützung“ für das schnell wachsende digitale Universum befasst, weisen die Forscher darauf hin, dass DNA bis zu 1 Exabyte (etwa der gesamte Netflix-Katalog, 3.000-fach) aufnehmen kann Kubikmillimeter. Zum Vergleich: Die dichtesten Speichersysteme auf dem heutigen Markt sind Magnetbänder, die nur 10 Gigabyte pro Kubikmillimeter aufnehmen. Bisher wurde geschätzt, dass nur 4 Gramm DNA alle digitalen Daten enthalten könnten, die wir jedes Jahr erstellen. Wenn wir schätzen, dass sich auf der Erde jetzt irgendwo in der Nähe von 15 Zettabyte digitaler Informationen befinden, brauchen wir etwa 15 Kubikzentimeter, um sie auf DNA zu speichern. Ein Schnapsglas würde ausreichen.

Diese Zahlen sind beeindruckend, aber sie sind nicht gerade überraschend. Schließlich enthält jede unserer Zellen die DNA, die für das gesamte menschliche Genom kodiert, eine Masse von Nukleotiden, die, wenn sie in einen mikroskopischen Würfel eingedrückt werden, etwa 6,9 Kubikmeter betragen würde. In Bezug auf die Speicherkapazität entspricht dies 6,9 Gigabyte - rund 1.725 Exemplaren von Drakes neuer Single „One Dance“ oder etwa zwei neuen Exemplaren in Blu-Ray-Qualität Star Wars: Erwachen der Macht. Wenn Ihnen das nicht viel vorkommt, denken Sie daran, dass die Menge an DNA, von der wir sprechen, nicht mit bloßem Auge gesehen werden kann. Überlegen Sie nun, wie oft Ihr 8-GB-iPhone darauf hingewiesen hat, dass der Speicherplatz knapp wird.

Es ist nicht das erste Mal, dass Wissenschaftler digitale Daten in DNA-Form gespeichert haben: 2012 hat ein Team von Harvard-Wissenschaftlern unter Leitung von George Church, Ph.D., 70 Milliarden Exemplare ihres Buches verschlüsselt Regenese: Wie synthetische Biologie die Natur und uns selbst in der DNA neu erfinden wird in Nukleotid-Format. Die resultierende datengefüllte DNA war klein genug, um auf ein menschliches Daumennagel zu passen.

Abgesehen von der Effizienz, ist das, was DNA so attraktiv macht, die Tatsache, dass es auch unglaublich langlebig ist. Church betonte: "Sie können es überall dort ablegen, wo Sie wollen, in der Wüste oder in Ihrem Hinterhof. 400.000 Jahre später wird es dort sein."

Unter diesem Gesichtspunkt haben die Microsoft-Forscher die Zukunft der Internetspeicherung in Betracht gezogen: „DNA-basierte Speicherung hat auch den Vorteil der ewigen Relevanz: Solange es ein DNA-basiertes Leben gibt, wird es starke Gründe geben, zu lesen und zu manipulieren DNA."