Wissenschaftler haben eine Methode zum „Malen“ mit DNA entwickelt, mit der 16 Millionen Farben erzeugt werden können, um digitale Bilder mit einer Farbtiefe von 24 Bit genau zu reproduzieren. Die resultierenden Bilder sind unglaublich und stellen nicht nur eine neue Kunstform dar, sondern auch potenzielle Fortschritte bei der Speicherung von Daten auf DNA.

DNA kann eine große Menge an Informationen kodieren, nicht nur durch die Anordnung der Basen (die Buchstaben GCAT), sondern auch durch ihre doppelsträngige Struktur. Wenn sich die beiden Stränge paaren und einen sogenannten Duplex bilden, folgen sie bestimmten Regeln, um die Stabilität des Duplex zu gewährleisten, was sie programmierbar macht. Allerdings haben Wissenschaftler auch herausgefunden, dass sie die Möglichkeiten erweitern können, indem sie ein gewisses Maß an Instabilität in das Programm einbauen.

In einer neuen Studie nutzten Wissenschaftler der Universität Wien diese Technik, um DNA-Kunstwerke auf einer winzigen Leinwand zu erstellen. Sie verwendeten kleine DNA-Stränge, die an fluoreszierende Moleküle gebunden waren, die rotes, grünes oder blaues Licht emittieren, und nutzten diese Segmente, um Duplexe mit längeren DNA-Strängen zu bilden, die an der Oberfläche befestigt waren.

Durch Mischen roter, grüner und blauer Moleküle in unterschiedlichen Anteilen können verschiedene Farben erzeugt werden. Gleichzeitig kann der spezifische Farbton jeder Farbe angepasst werden, indem die Stabilität jedes Duplex angepasst wird – je niedriger die Stabilität, desto dunkler die Farbe. Das Team hat es optimiert, um 256 Farbtöne für jeden Farbkanal zu erstellen und so 16 Millionen einzigartige Kombinationen zu ermöglichen – das gesamte RGB-Spektrum, das in Tinten und Displays verwendet wird.

Anschließend begannen die Forscher mit der DNA-Palette zu malen. Sie verwendeten eine Technik namens Maskless Array Synthesis (MAS), die es ihnen ermöglichte, Hunderte oder Tausende von DNA-Sequenzen auf einmal zu synthetisieren und zu entscheiden, welche Farbe sie auf jedem „Pixel“ der Leinwand platzieren wollten. Auf diese Weise können sie digitale Bilder auf einer fingernagelgroßen Leinwand mit einer Farbtiefe von 24 Bit und einer Auflösung von 1024 x 768 wiedergeben. Das Team sagt, dass es irgendwann möglich sein sollte, diesen Prozess auf Full HD oder sogar 4K zu skalieren.

Das Team sagt außerdem, dass die Technologie auch dazu beitragen könnte, den aufstrebenden Bereich der DNA-Datenspeicherung zu verbessern.

Die Forschung wurde im Journal der American Chemical Society veröffentlicht.