Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

DNA in Glas

17.02.2015

Dauerhafte Informationsspeicherung in DNA ist möglich

Proben von Mammuts, Höhlenbären, etc. zeigen es: Sequenzierfähige DNA kann Zehn- bis Hunderttausende von Jahren alt sein. Dass die Speicherung von DNA nicht nur auf Fossilien in Permafrost beschränkt ist, sondern auch in Glas in der Art eines "fossilen Knochens" funktioniert, dokumentieren Robert N. Grass und Kollegen von der ETH Zürich in ihrer Zuschrift in der Zeitschrift Angewandte Chemie.


Die Speicherung von DNA ist in Glas in der Art eines "fossilen Knochens" möglich

(c) Wiley-VCH

Seit einigen Jahren gibt es Ansätze, die "Sprache" von DNA zu nutzen, um digitale Informationen darin zu codieren und zu speichern. "Diese Ansätze können jedoch mit Fehlern nicht effizient umgehen und sind daher nicht zuverlässig", erläutern Grass und Kollegen. "Außerdem benennen diese Ansätze keine (physikalische) Speicherform, um DNA dauerhaft stabil zu halten".

Daher kombinierten die Forscher ein korrekturfähiges Codierungsschema mit der Einbettung von informationstragenden DNA-Stücken in eine Siliciumdioxidmatrix. Die somit verkapselte DNA ließ sich durch einfachen Fluoridaufschluss wieder extrahieren, sequenzieren und fehlerkorrigiert decodieren. "Die Experimente zeigen, dass nur durch eine Kombination dieser beiden Verfahren digitale Information aus DNA wiedererhalten kann, die unter den Bedingungen des weltweiten Saatgut-Tresors (bei -18 °C) mehr als 1 Million Jahre aufbewahrt wird", erläutern die Forscher

Um die unterschiedlichen Bedingungen zu simulieren, verglichen die Wissenschaftler verschiedene Aufbewahrungsformen miteinander: Die codierte DNA lag entweder getrocknet, auf Filterpapier aufgetragen, in eine Polymermatrix eingebettet oder in Siliciumdioxidglas verkapselt vor.

Über vier Wochen hinweg setzten sie diese Proben verschiedenen Temperaturen und unterschiedlicher Luftfeuchtigkeit aus und prüften im Anschluss die Integrität der DNA. Extrapoliert auf tiefe Temperaturen (wie zum Beispiel im Permafrost vorhanden) bewies die Glasverkapselung die deutlich beste Integrität. Nach diesen Experimenten wäre es über simulierte 1 Million Jahre möglich, die in der DNA gespeicherte Information fehlerfrei wieder auszulesen.

Die Wissenschaftler wählten als Anwendungsbeispiel zwei historische Texte aus, zum Einen den Schweizer Bundesbrief von 1291, zum Anderen die englische Übersetzung des antiken Palimpsest von Archimedes über die Grundzüge der Integralrechnung. Die Buchstaben des Texts (oder, wie die Autoren betonen, auch allgemein zwei Bytes einer digitalen Datei) wurden immer paarweise in Dreierelemente übertragen und diese dann in 158 Nukleotide lange DNA-Sequenzen überführt.

Außer der codierten Originalinformation enthalten die somit synthetisierten DNA-Sequenzen Indexeinträge und Redundanzelemente für die effektive Fehlerkorrektur nach dem Reed-Solomon-Verfahren. Die Natur speichert Erbinformation für die Evolution der Lebewesen. Die Menschen speichern Informationen, um Wissen weiterzugeben. Über Zeiträume von Millionen von Jahren hinweg kann das in der Form von DNA durchaus sinnvoll sein.

Angewandte Chemie: Presseinfo 04/2015

Autor: Robert N. Grass, ETH Zürich (Switzerland), http://www.fml.ethz.ch/the-lab/people/lecturer.html

Permalink to the original article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201411378

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | GDCh

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Adenoviren binden gezielt an Strukturen auf Tumorzellen
23.04.2018 | Eberhard Karls Universität Tübingen

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Moleküle brillant beleuchtet

23.04.2018 | Physik Astronomie

Sauber und effizient - Fraunhofer ISE präsentiert Wasserstofftechnologien auf Hannover Messe

23.04.2018 | HANNOVER MESSE

Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde für Leichtbau-Anwendungen

23.04.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics