Erbgutmolekül DNA eignet sich zum Verschlüsseln von Daten
Die Wissenschaftler kodierten kurze Nachrichten aus DNA wie im Computer als Folgen von Nullen und Einsen. Zur Verschlüsselung dieser DNA-Nachrichten bedienten sie sich eines aus der Informatik bekannten Verfahrens, der Steganographie. Dabei wird die zu verschlüsselnde Information in einer Vielzahl anderer Informationen versteckt, so dass die Entschlüsselung darin besteht, die sprichwörtliche Nadel im Heuhaufen zu finden. In diesem Fall wurden die zu verschlüsselnden DNA-Nachrichten mit Abermilliarden anderer DNA-Stränge gemischt.
Zur Entschlüsselung der DNA-Nachrichten verwendeten die Forscher die Polymerasekettenreaktion (PCR), ein Nachweisverfahren für DNA, das normalerweise für den genetischen Fingerabdruck verwendet wird. Sie verwendeten eine spezielle Variante dieser Reaktion, bei der die digitalen DNA-Nachrichten ähnlich einem Barcode ausgelesen werden. Dabei kann nur der Empfänger eine DNA-Nachricht lesen, der die zur Nachricht passenden Schlüsselmoleküle kennt.
Laut der Uni-Dortmund konnten die Wissenschaftler so zeigen, dass die Verschlüsselung der digitalen DNA-Moleküle nach den Sicherheitskriterien, die für computerbasierte Systeme gelten, sicher ist. Allerdings seien Anwendungsgebiete eher in der Nanotechnologie zu suchen: "Die Verschlüsselung von Informationen in DNA ist nicht als Konkurrenz zu den existierenden Software-basierten Verschlüsselungssystemen gedacht. DNA ist aber hervorragend als umweltfreundlicher Datenspeicher, z.B. zu Markierungszwecken, geeignet" , sagte Hilmar Rauhe vom Fachbereich Informatik der Uni-Dortmund, der das Projekt ins Leben gerufen hat.
Das gemeinsame Projekt der Dortmunder und Kölner Wissenschaftler entstammt dem Bereich des DNA Computing, einem noch sehr jungen Forschungsgebiet im Grenzbereich von Informatik, Molekularbiologie und Nanotechnologie. Ursprünglich beschäftigte man sich dort mit der Möglichkeit molekularer Superrechner auf DNA-Basis. Das Gebiet wird sich nach Auffassung von Hilmar Rauhe jedoch neuen Anwendungsgebieten in der Nanotechnologie zuwenden. Dort könnte DNA auf Grund seiner minimalen Größe als Datenspeicher mit millionenfach höherer Speicherkapazität als herkömmliche Computermedien verwendet werden, heißt es in der entsprechenden Pressemitteilung der Uni-Dortmund.
Weitere Informationen zum Thema finden sich in dem in diesem Monat erschienenen Fachmagazin Biosystems (Ausgabe 57) auf Seite 13-22 im Artikel "Cryptography with DNA binary strands" sowie im Web auf der Projektseite Programmable DNA(öffnet im neuen Fenster) der Uni-Dortmund.
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