Daten von tausend Laptops in einem Speicher, nicht größer als ein Radiergummi, auf dem man nach Belieben schreiben, kopieren, löschen kann, der tausende Jahre hält – und das alles mit Hilfe von DNA statt Elektronik: Diese kühne Zukunftsvision zeichnen Forscher der North Carolina State University. Sie haben eine Technologie vorgestellt, die alle herkömmlichen Funktionen eines gewöhnlichen Datenspeichers erfüllen kann und dabei DNA zum Einspeisen, Abrufen und Verarbeiten von Informationen nutzt.

Albert Keung, Mitverfasser der neuen Studie, in der die Technologie vorgestellt wurde, sieht eine wichtige Hürde in der Entwicklung von DNA-Rechnern genommen. "Für die elektronische Datenverarbeitung ist die Tatsache, dass alle Komponenten eines Geräts kompatibel sind, ein Grund, warum diese Technologien attraktiv sind. Bislang ging man jedoch davon aus, dass die DNA-Datenspeicherung zwar für die langfristige Datenspeicherung nützlich sein könnte, dass es aber schwierig oder gar unmöglich wäre, eine DNA-Technologie zu entwickeln, die alle Funktionen herkömmlicher elektronischer Geräte umfasst." Diese Befürchtungen seien widerlegt: "Wir haben bewiesen, dass diese DNA-basierten Technologien realisierbar sind, denn wir haben eine gebaut."

Grundlage für die Herstellung der neuartigen Computer war die Herstellung von weichen Polymermaterialien, die einzigartige Formen annehmen können. "Wir haben Polymerstrukturen geschaffen, die wir als Dendricolloide bezeichnen – sie beginnen auf der Mikroskala, verzweigen sich aber hierarchisch, um ein Netzwerk von Fasern im Nanomaßstab zu bilden", erklärte Orlin Velev, ein weiterer Autor der Studie. Die Gestalt der Struktur biete eine so große Oberfläche, dass DNA in ihr so platziert werden kann, ohne die ideale Datendichte der DNA zu opfern. Das Zusammenspiel von Nanofasern und Nukleinsäuren erlaube es, mit den gespeicherten Inhalten wie auf einem handelsüblichen Rechner zu arbeiten. "Außerdem haben wir herausgefunden, dass das Material, wenn wir DNA auf dem Dendricolloid-Material ablagern, dazu beiträgt, die DNA zu konservieren", so der Erstautor der Studie, Kevin Lin.

Die Forscher konnten bereits zeigen, dass ihre Erfindung, die sie "primordial DNA store and compute enginge" (ursprüngliche DNA-Speicher- und Rechenmaschine) nennen, einfache Sudoku- und Schachaufgaben lösen. Erste Tests deuten darauf hin, dass ohne großen Aufwand Daten tausende von Jahren gespeichert werden können, ohne dass die DNA Schaden nimmt. Dazu sei das Polymermaterial und die aus ihm geschaffenen Strukturen einfach und kostengünstig herzustellen. "Wir wollten etwas entwickeln, das den Bereich des molekularen Rechnens inspirieren würde. Und wir hoffen, dass das, was wir hier getan haben, ein Schritt in diese Richtung ist", blickt Albert Keung optimistisch in die Zukunft.

jar/pm