Uit botten die honderdduizenden jaren oud zijn valt nog DNA te pulken
Eeuwen hebben we het met informatie op papier gedaan en dat ging eigenlijk best aardig. Het probleem daarbij is alleen dat je er lastig dingen in kunt opzoeken. De digitale revolutie brengt daarin uitkomst, maar is meteen ook een bedreiging. Al je bestanden of programmaatjes die je ooit op een diskette had staan, waar zijn die nu? Bij de opslag van grote hoeveelheden gegevens, vliegen we ook van de ene techniek naar de volgende. Onderzoekers van de ETH in Zürich, Zwitserland, denken in met silicium omhulde DNA een tijdbestendige opslagvorm te hebben. O ja?
Informatiedragers komen in een steeds grotere vaart langs en dat is zorgelijk uit het oogpunt van informatieopslag. Vint Cerf, tegenwoordig werkzaam bij Google, maar bestempeld als ‘vader’ van het wereldwijde web, sprak al van de donkere tijden die ons wachten als we daar niet snel wat aan doen. Papier (papyrus) heeft het heel lang uitgehouden, vervolgens kregen we wasrollen, 78-toerenplaten, 45-toerplaten, lp’s, cd’s, dvd’s en natuurlijk de harde schijf. In de computerwereld had je daarvoor ponsbanden, magneetbanden en nu de harde schijf. Het overzetten van steeds meer gegevens op een nieuw opslagsysteem is een geweldige klus. We hoeven alleen maar te denken aan het digitaliseren van boeken, waarmee al tientallen jaren zijn heengegaan en wat wordt er vergeten of gemist tijdens het overzetten? Dan lijkt het zinnig om een opslagsysteem te bedenken met een veel langere houdbaarheid. De Zwitsers richtten daarbij de blik in de richting van DNA, het erfmolecuul. Persoonlijk zou ik daar niet op gokken, want hoe je het wendt of keert: DNA is een organisch molecuul en organische moleculen zijn door de bank niet al te ‘beginselvast’. Ze ontleden meestal vrij gemakkelijk. Ook DNA.
Maar goed. DNA is wel in staat grote hoeveelheden gegevens op te slaan op atoomschaal. Probleem is, zoals gezegd, dat die gegevens daar niet onaangedaan blijven staan, vanwege chemische veranderingen in het gigantische molecuul. Onderzoeker Robert Grass van de ETH en medeonderzoekers schijnen nu een manier gevonden te hebben om dat ‘probleempje’ op te lossen. Daarbij hebben de onderzoekers over 8 miljoen jaar. Ik zou zeggen: bewijs eerst maar eens dat die gegevens daar 200 jaar onaangetast opgeslagen bljiven. Overigens is voor de langdurige opslag niet alleen het opslagmedium van belang, maar ook de manier waarop die informatie daar wordt opgeborgen of uitgelezen. De Zwitsers, ga ik maar even van uit, omhulden informatiedragende stukjes DNA met silicium en vervolgens ontwikkelden ze een methode (een algoritme) om de fouten te corrigeren.
Twee jaar geleden lieten de onderzoekers zien dat je zo informatie kunt opslaan op DNA en weer uitlezen. Nu werkten ze aan een manier die gegevens voor lange tijd op te slaan. De onderzoekers putten hun inspiratie uit oude botten die na honderdduizenden jaren nog bruikbare DNA-informatie bevatten, als gevolg van de opsluiting (denken de onderzoekers). Grass: “Net zoals bij die botten wilden we het informatiedragende DNA voorzien van een kunstmatige ‘fossiele’ schil”. Hij deed dat door DNA op te sluiten in bolletjes van zo’n 150 nm (1 nm is eenmiljoenste millimeter). Vervolgens sloegen de onderzoekers de Zwitserse federale Charta uit 1291 en een verhandeling van Archimedes op. Ze simuleerden het vlieden der tijd door de informatie een maand bloot te stellen aan 60 tot 70°C. Dat versnelt de ontleding van het DNA en ze bootsten daarmee een opslagtijd van honderden jaren na. Vervolgens keken ze welk DNA – ze hadden DNA ook omhuld met geïmpregneerd papier en een biopolymeer – zich het beste hield in die ‘honderden’ jaren. Je raadt het al: silicium (glas). Je moet om het DNA uit te lezen dan wel eerst het silicium met een fluorstofje verwijderen (bijt dat het DNA niet?). Ik zie dat even niet zitten, dat geknoei met chemicaliën, maar dat ben ik weer. Als je de boel nu bij lage temperaturen bewaart, dan zou het opslagmedium miljoenen jaren mee gaan, denken ze daar in Zürich. Microfilms, die was ik even vergeten, houden zich ‘maar’ 500 jaar goed.
Dan nog moeten de gegevens zonder fouten worden uitgelezen. Dat is nog steeds niet goed mogelijk. Daarvoor heeft medeonderzoeker Reinhard Heckel een algoritme ontwikkeld, dat is gebaseerd op de Reed-Slomon-codes, die lijken op de codes die gebruikt worden bij gegevensoverdracht over lange afstanden zoals, bijvoorbeeld, in de ruimtecommunicatie. De truc zit ‘m er in om gegevens toe te voegen aan de opgeslagen gegevens. Heckel: “Om een parabool te beschrijven, heb je maar drie punten nodig. We voegden er nog twee aan toe voor het geval er iets verschoven of verdwenen zou zijn.”
Die opgeslagen gegevens worden daardoor wat complexer maar het bleek te werken. De Charta Helvetica en het tractaat van Archimedes zou er foutloos weer uitgekomen zijn. Wie wil gegevens miljoenen jaren bewaren? Trouwens, hoe breng je het die bewoners van de aardbol (zouden die er nog zijn?) aan het verstand hoe dat krakkemikkge systeem uit de 21ste eeuw na Christus (na wie?) werkt?
Bronnen: Eurekalert, BBC