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DNA als Datenspeicher
DNA speichert Informationen – Informationen zum Bauplan eines Lebewesens. DNA kann aber auch dazu verwendet werden, fremde Daten zu kodieren und zu speichern. Dabei werden synthetisch hergestellte DNA-Sequenzen in Bakterien eingefügt und so gespeichert.
Der Forschungsgruppe um George Church von der Harvard Medical School ist es gelungen, ein schwarz-weisses Bild und eine kurze Filmsequenz zu kodieren und die Daten in einer Bakterienpopulation zu speichern. Dazu haben die Forschenden die verschiedenen Graustufen der einzelnen Pixel der Bilder als spezifische Abfolge von drei Nukleotiden (T, A, C oder G) kodiert. Die gesamte Information wurde als eine Vielzahl einzelner DNA-Sequenzen (sogenannte Oligonukleotide) synthetisiert und in das Genom von einem E. coli Stamm integriert. Jedes Teilstück enthielt neben den kodierten Pixeln auch Information zur Position im Bild. Für das Einbauen der Oligonukleotide wurde das CRISPR-Cas-System verwendet, welches bereits im Bakterienstamm vorhanden ist. Nachdem sich die Bakterien vermehrten, wurde die DNA der gesamten Bakterienpopulation sequenziert und die einzelnen Codes den Pixeln der Bilder zugeordnet. Die so rekonstruierten Bilder, stimmten mit dem Original sehr gut überein. Um die kurzen Filmsequenz zu rekonstruieren wurden insgesamt 2.6 Kilobytes Daten in Bakterien gespeichert. In der Arbeit von Churchs Forschungsgruppe konnte somit gezeigt werden, dass Populationen von lebenden Bakterienzellen Daten stabil speichern und die Daten später mittels Sequenzierung wieder abgerufen werden können.