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So haben Wissenschaftler ein GIF in Bakterien gepflanzt

Michael Förtsch 13.07.2017

Wissenschaftlern ist es gelungen, mit einer GIF-Sequenz erstmals Bewegtbilder in lebende Zellen einzuschleusen. Damit könnten sich Lebewesen in Festplatten verwandeln.

Festplatten entmagnetisieren, CDs und Blu-rays zerfallen und auch Magnetbänder verlieren auf Dauer ihre Daten: Seit Jahrzehnten erforschen Wissenschaftler und Informatiker, wie sich Informationen in großer Menge möglichst lange speichern lassen – nicht nur über Jahrzehnte, sondern über Hunderte oder gar Tausende Jahre hinweg. Eine Gruppe Forscher an der Universität Harvard könnte eine Lösung gefunden haben.

Sie hat, wie im Magazin Nature nun beschrieben, digitale Daten ins Genom einer Escherichia-coli-Bakterie integriert. Dafür haben die Wissenschaftler das als medizinische Allzweckwaffe gefeierte aber auch höchst umstrittene molekulargenetische Werkzeug CRISPR/Cas9 genutzt. Es erlaubt, Abschnitte eines Gens zu entfernen, zu ändern oder zu ersetzen.

Das Foto einer Hand und das GIF eines galoppierenden Pferdes, das 1878 vom Fotograf Eadweard Muybridge gefilmt wurde, haben die Forscher um Seth Shipman dafür in eine Abfolge von Basenpaaren kodiert. Je 28 Basen machen dabei ein Pixel aus. Die modifizierten DNA-Stränge wurden dann mithilfe von Viren in eine ganze Bakterien-Population eingeschleust. Nach einem Tag sequenzierten die Forscher das Erbgut der Zellen, um die Daten wieder auszulesen. Tatsächlich konnten sie das Foto und die aus fünf Bildern bestehende GIF-Animation wiedergewinnen – wenn auch nicht ganz ohne Fehler. Zu mehr als 85 Prozent waren die gespeicherten Aufnahmen jedoch intakt. Auch die Reihenfolge war noch korrekt.

Die Harvard-Forscher beschreiben DNA als „ein exzellentes Medium zur Datenarchivierung“. Erst Anfang des Jahres errechneten Biologen, dass sich in einem Gramm DNA rund 215 Terabyte an Daten abspeichern ließen. Ebenso waren schon zuvor große Informationsmengen in Erbgut injiziert worden – darunter Tolstois Klassiker Krieg und Frieden und die Werke Shakespeares. Nun müssten Methoden gefunden werden, um die künstlich eingebrachten Informationen vor biologischer Veränderung zu schützen. Denn derzeit können sie sich über mehrere Generationen hinweg fragmentieren, überschreiben und unauffindbar zerstreuen.

Sollte das gelingen, ließe sich das Wissen der Menschheit nicht nur auf traditionellen Datenträgern, sondern, wie von Science-Fiction-Autoren prophezeit, in der Genstruktur der Menschheit selbst unterbringen – wodurch es stets weitergegeben würde. „Das E-Coli-[Experiment] ist nur ein Machbarkeitsbeweis, um zu zeigen, was sich mit dem CRISPR-System anstellen lässt“, sagt Jeff Nivala, Co-Autor der Harvard-Studie.

Ebenso könnten Zellen in Zukunft auch zu genetischen Videorekordern umfunktioniert werden. Sie könnten Informationen über sich selbst sammeln – um Ärzten etwa Einblick in die Entwicklung von Krankheiten zu geben. Aber gleichsam wäre es denkbar, Körper als biologische Festplatten nutzen, die kontinuierlich neue Informationen niederschreiben, die von außen eingespeist werden. Seien es nun Selfies, Kontaktdatenbanken oder das Back-up des Computers. 

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