DNA Forscher speichern Filmsequenz im Erbgut lebender Bakterien

Links das Originalbild einer menschlichen Hand, das in das Erbgut von Bakterien eingeschleust wurde, und rechts ein Bild, das später aus dem Bakterienerbgut rekonstruiert wurde.

(Foto: dpa)
  • Forschern ist es dank der Genschere Crispr erstmals gelungen, Pixelinformationen in den genetischen Code einer Bakteriengemeinschaft einzuschleusen.
  • Später gelang es mit überraschender Genauigkeit, diese wieder aus den Genomen der Bakterien zu rekonstruieren.
  • Die Idee: DNA könnte als enormer Daten-Speicher taugen.
Von Kathrin Zinkant

Zugegeben, um einen Film in HD handelt es sich bei der kurzen Sequenz wirklich nicht. Nur mit Mühe lässt sich erkennen, dass der verpixelte Streifen einen galoppierenden Reiter zeigt. Trotzdem, eine Kopie der ersten bewegten Bilder von 1878 wirkt nun, fast 140 Jahre später fast genau so aufregend wie damals. Gespeichert wurde sie nämlich im Erbgut des Darmbakteriums E. coli. Und zwar mithilfe des modernsten biotechnologischen Werkzeugs unserer Zeit: Crispr-Cas9, kurz Crispr.

Forschern ist es nun dank der Genschere Crispr erstmals gelungen, Pixelinformationen für ein animiertes Gif und für das Bild einer Hand als Basenpaare in den genetischen Code einer Bakteriengemeinschaft einzuschleusen. Das Team um Seth Shipman unter Leitung des bekannten Harvard-Biomediziners George Church konnte diese später mit überraschender Genauigkeit sogar wieder aus den Genomen der Bakterien rekonstruieren. Das berichten die Forscher jetzt im Fachblatt Nature. Die aus dem Erbgut gelesenen Pixelinformationen stimmten schließlich zu mehr als 90 Prozent mit den Originaldaten überein.

Welchen Nutzen aber hat es, einen extrem niedrig aufgelösten Film in das Erbgut von Darmbakterien zu schreiben? Was nach reiner Spielerei aussieht, hat einen ernsthaften Kern: Physikalische Datenspeicher stoßen immer wieder an ihre Grenzen: Der Strom an neuen Daten nimmt nicht ab, sondern zu. Wohin also mit all den Bits und Bytes, welches Medium könnte digitale Informationen in hoher Dichte und vor allem dauerhaft speichern?

Gut möglich, dass die ultimative Antwort auf diese Frage bereits seit vielen Millionen Jahren existiert: Desoxyribonukleinsäure, nach dem englischen Begriff kurz DNA genannt. Zum einen, weil die Kapazität von DNA größer ist als die von handelsüblichen Datenträgern. Theoretisch lassen sich in einem Gramm DNA mehr als 400 Exabyte festhalten, das sind 400 Milliarden Gigabyte. Auch die Haltbarkeit des biologischen Trägers hat sich als enorm erwiesen. Obwohl das Molekül anfällig für Kopierfehler ist, lässt es sich noch mehrere Zigtausend Jahre später wieder rekonstruieren. Eine solche Rekonstruktion gelang vor einigen Jahren für den Neandertaler.

Nur mit der Genauigkeit hapert es noch, doch das Team von George Church arbeitet daran. Als nächstes wollen die Forscher mit dem Mechanismus zeigen, dass Zellen ihre eigene Lebensgeschichte aufzeichnen können. Church hatte vor fünf Jahren bereits ein von ihm verfasstes Buch als Erbgutmolekül gespeichert.

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