DNA hat eine aus heutiger Sicht schier unglaubliche Speicherdichte. Doch von einer marktreifen DNA-Festplatte sind wir noch weit entfernt. (Bildquelle: Adobe Firefly, KI-generiert; Prompt: Alexander Köpf)

Eine wiederbeschreibbare Festplatte aus DNA klingt erst einmal wie Science-Fiction mit leichtem Körperhorror – fast wie aus einem Cronenberg-Streifen. Doch dahinter steckt ein reales Forschungsfeld. Schon Ende der 1980er-Jahre gab es frühe Versuche, Daten in Erbgut zu kodieren. In den letzten Jahren hat die Forschung deutlich Fahrt aufgenommen.

DNA gilt längst nicht mehr nur als Träger biologischer Informationen, sondern auch als potenzielles Medium für digitale Daten.

Sie ist extrem dicht (bis zu mehreren Tausend Terabyte pro Gramm), dazu äußerst langlebig (Jahrhunderte bis Jahrtausende) und benötigt zur Aufbewahrung keinen Strom. Insbesondere für kalte Daten, also Informationen, die lange erhalten bleiben sollen und selten abgerufen werden, gilt sie als Alternative zu klassischen Speichermedien.

Das Problem

Wer Daten in Desoxyribonukleinsäure (DNS/DNA) speichern will, muss in der Regel neue Stränge synthetisieren lassen. Das ist technisch aufwendig, langsam und teuer. Zudem ähnelt das Verfahren eher dem Brennen einer nicht wiederbeschreibbaren CD als dem simplen Überschreiben einer Datei auf einer Festplatte.

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Doch genau hier setzt eine im Herbst 2025 in PNAS Nexus veröffentlichte Studie an, über die die University of Missouri kürzlich berichtet hat. Ein Team um Professor Li-Qun Gu beschreibt darin ein System, das Informationen nicht durch vollständige Neusynthese speichert, sondern durch das Anlagern kurzer DNA-Stücke an einen längeren Strang.

Wie das System genau funktioniert

Bislang werden binäre Daten (Nullen und Einsen) in die vier Basen A, T, G und C (Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin) übersetzt und anschließend als künstliche DNA zusammengefügt – diesen Prozess nennt man Synthese.

Die Information ist dabei direkt in den Basensequenzen gespeichert.

Bei dem neuen Verfahren ist es anders: Nicht die Summe der einzelnen Basen ergibt die Daten, sondern die Form und Struktur des DNA-Strangs, an dem die kurzen DNA-Stücke haften.

Diese können sowohl in ihrer Länge variieren als auch an verschiedenen Stellen am Strang angebracht und wieder entfernt werden. So verändert man die Form und letztlich die Information.

Ausgelesen wird das Ganze durch eine winzige Pore (Nanopore), die als molekularer Sensor fungiert. Dieser registriert Veränderungen im elektrischen Signal, wenn die DNA durch ihn hindurch gezogen wird, und übersetzt das wiederum in für uns lesbare Daten.

DNA wäre damit nicht länger nur ein statisches Langzeitarchiv, sondern ein wiederbeschreibbares Medium.

Das birgt auch Nachteile. Die Speicherdichte nimmt dabei bereits in der Theorie spürbar ab – etwa um das Fünfzigfache. Allerdings handelt es sich dabei um einen bewussten Trade-off: weniger Dichte zugunsten von parallelisierbarem Schreiben und Wiederbeschreiben.

Noch kein Produkt

Zudem sollte man die Formulierung DNA-Festplatte aktuell noch nicht allzu wörtlich nehmen. Die Forschenden selbst sprechen von einem System in Entwicklung. Das Team arbeitet zwar an einem kompakten Lesegerät und hofft langfristig auf ein Format in der Größenordnung eines USB-Sticks, von einem marktreifen Produkt ist man jedoch noch weit entfernt.

Auch gibt es bislang weder belastbare Angaben zu praktischer Geschwindigkeit, Kosten und Kapazität noch Hinweise auf einen alltagstauglichen Prototyp. Bislang handelt es sich lediglich um einen sogenannten Proof of Concept.

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Mehr als ein Laborversuch

Trotzdem steckt dahinter mehr als PR. Die Arbeit steht in einer Forschungslinie, die seit einigen Jahren versucht, DNA nicht mehr nur als Langzeitarchiv zu sehen, sondern als permanent nutzbares Speichermedium. Bereits 2020 erschien in Nano Letters eine Studie, die DNA-Nanostrukturen als wiederbeschreibbares molekulares Speichersystem beschrieb.

Die eigentliche Frage lautet daher nicht, ob Erbgut Daten speichern kann. Entscheidend ist vielmehr, ob es sich auch günstig, schnell und flexibel genug beschreiben lässt.

Zwischen Hoffnung und Realität

Genau daran dürfte sich entscheiden, ob aus der DNA-Festplatte irgendwann mehr wird als eine starke Schlagzeile. Denn noch ist sie kein Produkt. Aber ein bloßer Traum ist sie eben auch nicht mehr.