Sonnetten van Shakespeare gecodeerd in DNA

De sonnetten van Shakespeare worden al meer dan 400 jaar overgeschreven, gedrukt en gelezen, maar nu zijn ze ook omgezet in DNA-code. Daarnaast werden ook een geluidsfragment van de "I have a dream"-speech van Martin Luther King, een foto van hun onderzoeksinstituut en de beroemde publicatie van Francis Crick en James Watson over de helix-structuur van DNA gecodeerd in DNA.

De geleerden Nick Goldman en Ewan Birney van het European Bioinformatics Institute nabij Cambridge, kwamen op het idee in een café in Hamburg. Ze vroegen zich af welke alternatieven er zouden kunnen bestaan voor de dure hard disks en magneetbanden die nu gebruikt worden om grote hoeveelheden data op te slaan.

Ze wisten dat DNA een uitzonderlijk efficiënte en compacte manier is om informatie op te slaan en gingen aan de slag om een manier te vinden om van de organische DNA-moleculen een digitaal geheugen te maken, dat in staat zou zijn de enen en nullen op  te slaan die gebruikt worden om teksten, beelden, muziek en video op computers te bewaren. "We schreven en tekenden wat op servetjes, en we beseften dat dit ons waarschijnlijk wel zou lukken", zegt Nick Goldman in de Britse krant The Guardian.

De geleerden ontwikkelden een code die de vier moleculaire letters of basen gebruikt van het genetisch materiaal. Die basen zijn A, (adenine), T (thymine), G (guanine) en C (cytosine). Digitale bestanden bestaan uit enen en nullen en de Britse geleerden ontwierpen een code die elk blok van acht getallen in de digitale code, omzet in vijf letters van DNA. Zo wordt de binaire code van acht cijfers voor de letter "T" TAGAT. Om dan woorden op te slaan, voegen de geleerden gewoon de reeksen van vijf DNA-letters samen. En zo wordt het eerste woord in "Thou art more lovely and more temperate" van Sonnet 18 van Shakespeare TAGATGTGTACAGACTACGC.

Om de procedure te testen, zetten Goldman en Birney de sonnetten om, het geluidsfragment van Martin Luther King, de foto en de publicatie van Crick en Watson in hun nieuwe DNA-code.

Die e-mailden die naar een bedrijf in de VS, dat op commerciële basis fysieke DNA-strengen maakt voor onderzoekers. Enkele weken later kregen ze een minuscule proefbuis toegestuurd met een stipje DNA, waarop al hun informatie stond.

Om er zeker van te zijn dat het DNA de informatie goed was opgeslagen, mengden ze het in een oplossing en stuurden het door een machine die de sequentie van genen bepaalt. Daaruit bleek dat ze in staat waren de volledige bestanden opnieuw te lezen. Het volledige verslag daarvan staat in het vakblad Nature.

Het is niet de eerste keer dat dit gebeurt, verleden jaar had een geneticus van Harvard, George Church, al een exemplaar van zijn boek, elf foto's en een computerprogramma in DNA vertaald.

Het grote verschil met zijn werk is dat de geleerden uit Cambridge een correctie ingebouwd hebben voor spelfouten die kunnen voorkomen als het DNA geschreven of gelezen wordt. De code wordt niet geschreven als een lange molecule, maar in verschillende versies van overlappende fragmenten, waarbij elk fragment ook een aantal indexen meedraagt die aangeven waar het thuishoort. Op die manier bouwt men overtolligheid in het systeem wat maakt dat een aantal fragmenten fouten mogen bevatten zonder dat de gegevens verloren gaan.

Een van de grote voordelen van DNA is dat je geen energie nodig hebt om het te bewaren. In de juiste omstandigheden, donker, droog en koud, bewaart het zeer lang. "Dat weten we omdat we regelmatig werken met DNA van wolharige mammoeten, dat toevallig bewaard is gebleven in dergelijke omstandigheden, "  zegt Ewan Birney in The Guardian.

Bovendien is DNA ook een bijzonder compact medium om informatie op te slaan. Aan de BBC zegt Nick Goldman dat een gram DNA zo'n twee petabytes gegevens kan bevatten, wat overeenkomt met zo'n drie miljoen CD's.

De geleerden geven toe dat de hoge kosten van het kunstmatig aanmaken van DNA, deze manier van informatie opslaan "adembenemend duur" maakt. De afgelopen tien jaar is het bepalen van de sequentie van DNA echter honderd keer goedkoper geworden, en als die evolutie zich doorzet, wordt het opslaan op DNA binnenkort wel rendabel voor informatie die minstens 50 jaar lang bewaard moet worden.

Gevraagd of het kunstmatige DNA niet gevaarlijk kan zijn als het in een mens of een dier zou terechtkomen, antwoordde Goldman: "Het DNA dat we gecreëerd hebben, kan niet toevallig in een genoom opgenomen worden. Het gebruikt een totaal andere code dan diegene die de cellen van levende lichamen gebruiken. Als dit DNA toch op een of andere manier in je zou belanden, zou het gewoon uiteenvallen en afgevoerd worden."