DNA Hacking: Catch a Computer Virus

We zijn bekend met de term virus die zowel verwijst naar biologische infecties als naar soortgelijke infecties bedoeld om computers te treffen. Maar onderzoekers van de Universiteit van Washington hebben een nieuwe en verrassende samenvoeging van deze twee ideeën ontdekt: de mogelijkheid om een computervirus te coderen in een streng menselijk DNA. We weten hoe het voelt om verkouden te worden, maar hoe voelt het om malware op te lopen?

DNA-hacken?

Een conceptueel vergelijkbare studie in het verleden heeft het implanteren van een mens met een microchip die het virus bevat betrokken, maar dit nieuwe onderzoek, geleid door computerwetenschapprofessor Tadayashi Kohno, omvatte in plaats daarvan het coderen van patronen in DNA-monsters. Wanneer deze door een DNA-sequencer werden geleid, waren deze patronen ontworpen om een 'buffer overflow' te creëren en de controle over het computersysteem te verkrijgen.

De wetenschappers ontdekten echter dat het proces onverwachte complicaties opleverde wanneer het via het medium van DNA werd geprobeerd. DNA-sequencers mengen verschillende chemicaliën met de basiseenheden van DNA: A, T, G en C. De chemicaliën reageren verschillend met elk van deze vier basen en produceren verschillende kleuren licht, waardoor de sequencer het patroon van het DNA kan identificeren. Het onderzoek was zeer ingewikkeld, maar het doel was in wezen om een virus te coderen in deze A, T, G en C eenheden.

Tweetalig DNA

De problemen waar Kohno's team tegenaan liep, hadden te maken met dit vertaalproces. Het DNA moest, naast zijn functie als computervirus, ook functioneren als een stabiele DNA-sequentie. De onderzoekers ontdekten al snel dat de sequenties die nodig waren om de buffer overflow te creëren, niet noodzakelijkerwijs bevorderlijk waren voor de ontwikkeling van stabiel DNA. Met andere woorden, het DNA moest twee talen tegelijk spreken.

Het virus vereiste dezelfde coderingsreeksen om zich steeds te herhalen, wat kon leiden tot het opvouwen van het DNA. Stabiel DNA vereist ook een bepaalde verhouding van A's en T's tot G's en C's - opnieuw niet noodzakelijkerwijs dezelfde verhouding die nodig was voor het functioneren van het virus. Ten slotte kan DNA-sequencing gemakkelijk achterstevoren worden gedaan, maar computercode kan alleen worden uitgevoerd wanneer deze in de juiste volgorde wordt gelezen. Het onderzoeksrapport suggereert een amusante oplossing voor dit probleem: het schrijven van de DNA-sequentie als een palindroom, zodat deze voorwaarts of achterwaarts hetzelfde leest.

Wanneer digitaal en biologisch botsen

Het team was uiteindelijk in staat om enige resultaten te behalen - tenminste bij het aanvallen van de aangepaste versie van het DNA-sequencerprogramma dat in de tests werd gebruikt. Het onderzoek suggereert dat dergelijke biologische hacktechnieken momenteel zeer onpraktisch en ongevaarlijk zijn. Maar Seth Shipman, een Harvard-onderzoeker wiens eigen werk het opslaan van een GIF in bacteriën betrof, merkte op dat "op den duur, wanneer meer informatie in DNA wordt opgeslagen en het voortdurend wordt ingevoerd en gesequencet, we blij zullen zijn dat we over deze dingen zijn gaan nadenken".

Hoe ziet een toekomst eruit waarin biomedische wetenschap en computerwetenschap botsen? En zullen we onze computers infecteren door ernaar te hoesten? We zijn gewend om onszelf te beschermen tegen infecties van besmet voedsel, dieren en andere mensen. En in het digitale domein zijn we gewend antivirussoftware te downloaden om onze computers tegen soortgelijke infecties te beschermen. Maar in onze volgende natuur, die net zo wild en onvoorspelbaar is als altijd, moeten we misschien wennen aan het beschermen van onszelf tegen computervirussen, en onze computers beschermen tegen griep; en geen zakdoek kan daar tegenop!

Bron: Wired