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 Mister Raney bekommt Konkurrenz - Ein neuer Katalysator auf Nickel-Basis nutzt Nano-Strukturen
16.07.2018 | Leibniz-Institut für Katalyse e. V. an der Universität Rostock

nachricht Duftrezeptoren können viel mehr als nur riechen
16.07.2018 | Ruhr-Universität Bochum

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: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Im Focus: First evidence on the source of extragalactic particles

For the first time ever, scientists have determined the cosmic origin of highest-energy neutrinos. A research group led by IceCube scientist Elisa Resconi, spokesperson of the Collaborative Research Center SFB1258 at the Technical University of Munich (TUM), provides an important piece of evidence that the particles detected by the IceCube neutrino telescope at the South Pole originate from a galaxy four billion light-years away from Earth.

To rule out other origins with certainty, the team led by neutrino physicist Elisa Resconi from the Technical University of Munich and multi-wavelength...

Im Focus: Magnetische Wirbel: Erstmals zwei magnetische Skyrmionenphasen in einem Material entdeckt

Erstmals entdeckte ein Forscherteam in einem Material zwei unabhängige Phasen mit magnetischen Wirbeln, sogenannten Skyrmionen. Die Physiker der Technischen Universitäten München und Dresden sowie von der Universität zu Köln können damit die Eigenschaften dieser für Grundlagenforschung und Anwendungen gleichermaßen interessanten Magnetstrukturen noch eingehender erforschen.

Strudel kennt jeder aus der Badewanne: Wenn das Wasser abgelassen wird, bilden sie sich kreisförmig um den Abfluss. Solche Wirbel sind im Allgemeinen sehr...

Im Focus: Neue Steuerung der Zellteilung entdeckt

Wenn eine Zelle sich teilt, werden sämtliche ihrer Bestandteile gleichmässig auf die Tochterzellen verteilt. UZH-Forschende haben nun ein Enzym identifiziert, das sicherstellt, dass auch Zellbestandteile ohne Membran korrekt aufgeteilt werden. Ihre Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten für die Behandlung von Krebs, neurodegenerative Krankheiten, Alterungsprozessen und Virusinfektionen.

Man kennt es aus der Küche: Werden Aceto balsamico und Olivenöl miteinander vermischt, trennen sich die beiden Flüssigkeiten. Runde Essigtropfen formen sich,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungen

Conference on Laser Polishing – LaP: Feintuning für Oberflächen

12.07.2018 | Veranstaltungen

Materialien für eine Nachhaltige Wasserwirtschaft – MachWas-Konferenz in Frankfurt am Main

11.07.2018 | Veranstaltungen

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

Mister Raney bekommt Konkurrenz - Ein neuer Katalysator auf Nickel-Basis nutzt Nano-Strukturen

16.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

16.07.2018 | Physik Astronomie

Rostocker Forscher testen neue Generation von Offshore-Windenergie-Anlagen

16.07.2018 | Energie und Elektrotechnik

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