data

Waar kunnen we grote hoeveelheden informatie langdurig opslaan? In ingekapseld DNA, zo stellen onderzoekers. Het is zo mogelijk om heel veel informatie op een compact medium langer dan een miljoen jaar op te slaan.

We koesteren de millennia oude boekrollen en rotstekeningen die de tand des tijds min of meer ongehavend hebben doorstaan en kunnen alleen maar hopen dat ook de generaties na ons zoveel interesse in ons leven zullen tonen. Maar hoe kunnen we ervoor zorgen dat mensen over honderd, duizend of misschien zelfs een miljoen jaar kunnen zien hoe ons leven eruit zag? Het op de harde schijf of server laten staan, is overduidelijk geen goed idee. En ook printen is geen optie: het gaat om big data. Maar wat moeten we dan?

De ultieme harde schijf
Al enige jaren spelen onderzoekers met het idee om informatie op te slaan in DNA. Dat is – in theorie – namelijk de ultieme harde schijf. Een stukje DNA niet veel groter dan je duimnagel is al voldoende om 70 miljard boeken in op te slaan. En DNA kan tegen een stootje.

Beperkingen
Toch heeft ook DNA wel zijn beperkingen, zo ontdekten onderzoekers. Doordat het DNA deels vergaat of DNA verkeerd in kaart gebracht is, kan het lastig worden om informatie die in DNA zit opgeslagen er weer heelhuids uit te halen. Onderzoekers van de Eidgenössische Technische Hochschule Zürich presenteren nu een manier om informatie op langdurig – mogelijk voor miljoenen jaren – en zonder dat er bij het uitlezen foutjes of ‘gaten’ ontstaan, op te slaan.

WIST JE DAT…

Silica
De eerste stap? De DNA-segmenten met daarin de informatie inkapselen in silica. Op lange termijn kan DNA veranderen doordat het de interactie aangaat met de omgeving. En dat is een probleem wanneer je informatie die in het DNA zit opgeslagen, na lange tijd wil gaan uitlezen. DNA dat opgeslagen zit in gefossiliseerde botten kan echter honderdduizenden jaren later nog geanalyseerd worden, omdat het ingekapseld en dus veilig heeft gezeten. “Wij wilden het DNA met daarin de informatie beschermen met een synthetisch omhulsel,” legt onderzoeker Robert Grass uit. Ze kozen voor silica.

Experiment
Vervolgens sloegen de onderzoekers het silica met daarin het DNA een maand lang op bij een temperatuur tussen de 60 en 70 graden Celsius. Datzelfde deden ze met DNA in onder meer een biopolymeer. De hoge temperaturen simuleren het verval dat DNA normaal gesproken over een periode van enkele honderden jaren doormaakt, in een periode van enkele weken. Uit het onderzoek blijkt dat het DNA dat in silica zat opgeslagen het beste tegen die hoge temperaturen en het daaruit voortvloeiende verval bestand was. Omdat DNA dat ingekapseld zit in silica vergelijkbaar is met DNA dat in gefossiliseerde botten zit opgeslagen, kunnen onderzoekers voorspellen hoelang dit DNA ‘goed blijft’. Wanneer we het in silica ingekapselde DNA op zouden slaan in de Seed Vault op Spitsbergen (waar het -18 graden Celsius is) zou het meer dan een miljoen jaar goed moeten blijven.

Extra informatie
Maar zelfs als DNA vrij veilig zit ‘ingekapseld’ kan het gebeuren dat er bij het uitlezen fouten worden gemaakt. Ook daar hebben de onderzoekers iets op bedacht. Ze voegen extra informatie toe aan de opgeslagen data. Als een deel van de informatie verloren gaat, is er altijd nog de extra informatie die gebruikt kan worden om deze te reconstrueren. Onderzoeker Reinhard Heckel vergelijkt het met het tekenen van een parabool. “Om een parabool te tekenen, heb je drie punten nodig. Wij voegden er twee extra toe, voor het geval er eentje verloren gaat of verschuift.”

Hoewel het misschien nu heel aantrekkelijk lijkt om je vakantiefoto’s in DNA op te slaan en zo veilig te stellen voor de volgende generaties is dat niet direct de informatie die onderzoekers graag van de ondergang willen redden. Zij denken eerder aan Wikipedia (geeft een goed beeld van wat we wel en niet weten) en documenten van UNESCO.