Pflanzenbasierte digitale Datenspeicherung - Plant-based digital data storage
Die pflanzenbasierte digitale Datenspeicherung ist eine futuristische Sichtweise, die vorschlägt, digitale Daten in Pflanzen und Samen zu speichern. Die erste praktische Umsetzung zeigte die Möglichkeit, Pflanzen als Speichermedium für digitale Daten zu nutzen. Durch die stetig steigende digitale Datenproduktion und das Fehlen eines kapazitiven, wartungsarmen Speichermediums sind neue Ansätze zur Datenarchivierung erforderlich.
Geschichte
Die erste praktische Idee zur Nutzung von Pflanzen als Speichermedium wurde von Karin Fister und Iztok Fister Jr. im Jahr 2013 vorgeschlagen, als die beiden noch Studenten an der Universität Maribor (Slowenien) waren. Sie fragten sich, wo sie all ihre digitalen Informationen dauerhaft auf einem Computer speichern sollten. Die beiden schrieben auf ihrer Website: "Warum können wir nicht alle Daten der Menschheitsgeschichte in einen Stein fassen, in der Nähe von Fichte oder Eiche ... und das war der Klick." Ihr erster philosophischer Bericht, der dieses Out-of-the-Box-Denken vorschlug, wurde 2014 veröffentlicht.
Erste Versuche
Mit Hilfe zweier Biotechnologen kodierten sie ein grundlegendes Computerprogramm in der Programmiersprache Python in Nicotiana benthamiana . Sie kodierten zunächst ein „Hello World“-Computerprogramm in einen DNA-Code, synthetisierten ihn und klonierten diese kodierte DNA in einen Plasmid-Vektor, um ihn für die Transformation in Nicotiana-benthamiana- Pflanzen weiter zu verwenden. Das codierte Programm wurde aus den resultierenden Sämlingen mit 100%iger Genauigkeit rekonstruiert, indem „Hello World“ auf dem Computerbildschirm angezeigt wurde. Ihr Ansatz zeigte, dass künstlich codierte Daten in Pflanzen gespeichert und vervielfältigt werden können, ohne deren Vitalität und Fruchtbarkeit zu beeinträchtigen. Es macht auch einen Schritt weiter, Daten in einem nackten DNA-Molekül zu speichern. Es ist den Nachkommen inhärent und authentisch reproduzierbar, während der reduzierte Metabolismus der Samen einen zusätzlichen Schutz für verschlüsselte DNA-Archive bietet.
Dies war die erste praktische Implikation der Verwendung eines mehrzelligen, eukaryotischen Organismus zur Speicherung digitaler Daten in der Welt. Es geht über die Manipulation des Pflanzengenoms für die biotechnologische Forschung und Pflanzenzüchtung hinaus. Es nutzt die Vorteile mehrzelliger Organismen und dient dazu, die kodierten Informationen in Tochterzellen zu verbreiten. Der Wirtsorganismus kann mit den eingebetteten Informationen wachsen und sich vermehren, und jede Zelle des Organismus enthält eine Kopie der codierten Informationen; daher werden die Kosten der synthetischen Herstellung mehrerer Kopien derselben codierten Information vermieden. Im Gegensatz zu nackter DNA, die durch ungünstige Umgebungsbedingungen wie übermäßige Temperatur beeinträchtigt werden kann, ist die in einem Samen gelagerte DNA unter Austrocknungs-/Rehydratationsbedingungen außerdem gegen Veränderungen und Abbau im Laufe der Zeit ohne aktive Wartung geschützt. Das Einfügen kurzer Computerprogramme in Pflanzen könnte auch dazu dienen, eine bestimmte Sorte detailliert zu beschreiben, da die Notwendigkeit einer solchen Kennzeichnung bereits geäußert wurde. Was die Manipulation und Speicherung von Archiven betrifft, so nutzt ihr Ansatz einen neuen Blick auf den Zugriff, das Durchsuchen und das Lesen von Informationen. 1 g DNA könnte Exabytes an Daten speichern und es ist ein riesiges, kapazitives Speichermedium. DNA, die in einem Samen einer lebenden Pflanze geschützt ist, könnte leicht zugänglich sein, wenn Handlesegeräte Realität werden.