Moderne Prozessoren und Mikroschaltungen basieren auf Silizium. Obwohl die Rechenleistung von Prozessoren wächst, aber durch die Fähigkeiten dieses Materials begrenzt ist, werden Wissenschaftler früher oder später dem Punkt nahe kommen, an dem weiteres Wachstum unmöglich ist. Vielversprechenderes Material für die Herstellung von Mikroschaltkreisen und Prozessoren sind DNA-Moleküle, 1 cm3 kann so viele Moleküle speichern, wie für die Speicherung von 10 TB Information benötigt werden.
Wissenschaftler aus verschiedenen Ländern suchen nach einer Möglichkeit, die kolossalen Fähigkeiten des DNA-Moleküls im Interesse des Menschen zu nutzen. Im Jahr 2010 gelang der Forschungsgruppe um den Biologen Craig Venter der erste Erfolg, dem es gelang, in den Genen eines synthetischen Bakteriums ein Wasserzeichen mit einer Größe von 7920 Bit zu kodieren.
Im Jahr 2012 wurde dieser Rekord von Harvard-Wissenschaftlern unter der Leitung von George Church gebrochen - sie schrieben ein ganzes Buch mit 53.400 Wörtern über ein DNA-Molekül, mit 11 Bildern und einem JavaScript-Programm (Gesamtinformation 5,27 Millionen Bit). Um die Sicherheit der Daten zu gewährleisten, verwendeten die Entwickler chemisch synthetisierte Moleküle. Lebende Zellen sind dafür nicht geeignet, da sie einige Fragmente selbst entfernen können.
Alle Informationen wurden in Datenblöcke von 96 Bit aufgeteilt, die Adressen des Bitstroms waren 19 Zeichen lang. Es gab 54.898 solcher Blöcke im Buch, und jeder wurde auf einem separaten DNA-Strang aufgezeichnet. Alle Blöcke wurden physisch voneinander getrennt gehalten.
Die Spezialisten mussten ihr eigenes digitales Kodierungssystem erstellen (einige Aminosäuren wurden als Nullen gezählt, andere als Einsen), da die bestehenden Systeme irgendwie nicht passten. In modernen Computern wird eine binäre Logik verwendet, die aus zwei Zuständen besteht, und im DNA-Molekül gibt es vier Basen, die in einer Kette verbunden sind: Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T).
Daten zu einem DNA-Molekül können sehr lange gespeichert werden – bis zu mehreren tausend Jahren. Trotz der offensichtlichen Vorteile von DNA-Molekülen haben diese biologischen „Speicherkarten“viele Nachteile. Die Hauptschwierigkeit besteht darin, die gespeicherten Informationen entschlüsseln und den Text "lesen" zu können. Das Ergebnis der Harvard-Gruppe fiel hervorragend aus: Es gab nur zwei Fehler in der 5,27-Megabit-Datei.
