Hoe een computervirus overspringt naar de biologische wereld

Wetenschappers onderzoeken volop de mogelijkheden van DNA in de IT-wereld. Je kan synthetische genomen creëren waarin data gecodeerd zit en deze weer uitlezen door het genoom te sequentiëren. Niet alleen wetenschappers kunnen deze techniek echter gebruiken; ook cybercriminelen azen op nieuwe manieren om geld te verdienen. Wat gebeurt er wanneer je malware in een genoom codeert?

Coderen

Raphael Labaca Castro heeft theoretisch onderzoek gedaan naar de gevolgen van genoommalware. Volgens hem kan een genoom op zo’n manier gecompromitteerd geraken met kwaadaardige info dat wanneer je deze synthetiseert de malware naar de biologische wereld overgaat. Daar draagt het genoom een willekeurige reeks data die, wanneer je het DNA sequentieert, je computer besmet. Een onderzoek aan de University of Washington bevestigt zijn hypothese.

Om een kwaadaardige string in DNA te krijgen, moet je een soortgelijk proces doorgaan als in de natuur. Je DNA bestaat uit adenine (A), thymine (T), cytosine (C) en guanine (G) die op zo’n manier aan elkaar hangen dat alle info over jou – gaande van je haarkleur tot eventuele erfelijke  ziektes – erin gecodeerd zit.

“In de natuur worden deze vier basen gegroepeerd per drie. Je kan dezelfde groepjes van drie als basis gebruiken en dan een symbool coderen per trio,” legt Castro uit in zijn onderzoek. “In dit geval werd ASCII gebruikt en de codering nam de volgende vorm aan: ACA= “A”, ACC= “B”, ACG= “C” enzovoort. Zoals je kan zien, kan je 4³ (64) combinaties maken, zodat je erg eenvoudig het volledige alfabet kan coderen, met kleine en grote letters, getallen en symbolen.”

Impact

Wetenschappers gebruiken de methode die Castro uitlegt om onschuldige info in DNA te krijgen voor onderzoeksredenen. Cybercriminelen kunnen diezelfde techniek echter misbruiken om malware in genomen te krijgen. Volgens Castro kan een kwaadaardig genoom drie verschillende scenario’s veroorzaken.

In de eerste plaats kan deze malware louter een digitale impact hebben. Deze kwaadaardige data hoeft bovendien geen ergere gevolgen te hebben dan klassieke malware. “Het vermoeilijkt de complexiteit om kwaadaardige software te identificeren en detecteren met behulp van traditionele methodes,” weet Castro.

Verder kan genoommalware zowel een digitale als biologische impact hebben. “Stel dat een genoomsequentie wordt veranderd en dat het genoom wordt gesynthetiseerd, dan verblijft de kwaadaardige code in de cel zonder een onmiddellijke impact te hebben. Het organisme draagt slechte code met zich mee die een sequentiebestand kan creëren dat malware bevat,” aldus Castro. Pas wanneer een cybercrimineel erin slaagt de kwaadaardige code uit zo’n sequentiebestand te extraheren, kan hij deze malware uitvoeren.

Ten slotte kan een kwaadaardig genoom uitsluitend een biologische impact veroorzaken. Wanneer je erin slaagt een sequentie te muteren zonder dat dit een kwaadaardige impact heeft op het systeem, kan je een probleem op het biologische niveau veroorzaken.

Reproductie

Indien een kwaadaardig genoom wordt gesynthetiseerd, dan kan dat organisme zich potentieel reproduceren mét de intacte malware. Het succes van biologische propagatie van kwaadaardige software is sterk afhankelijk van de locatie van de code. Stel dat de code zich in een onbelangrijk gebied bevindt, dan heeft de malware hoogstwaarschijnlijk geen significante impact.

In het geval dat de code in het gebied van een gen geraakt, dan kunnen er twee dingen gebeuren. In de eerste plaats zorgt de malware voor een dodelijke mutatie, waardoor de kwaadaardige code vanzelf uit de natuur verdwijnt. Wanneer de mutatie niet dodelijk is, kan de malware verder worden doorgegeven.

Bevindt de malware zich in een regelend gebied, dan kan de kwaadaardige code net zoals in het tweede scenario een gen veranderen. Ook is het mogelijk dat er niets gebeurd, zoals in het eerste scenario dat Castro voorziet.

Gevaarlijk

Gelukkig is het niet zo eenvoudig om kwaadaardige software stiekem in genomen te coderen. Dit type aanval is dan ook nog niet gebeurd. Wel vindt Castro dat het belangrijk is dat we ons er nu al op voorbereiden. “Het klopt dat de haalbaarheid nog laag is en dat er momenteel geen reden is om bang te zijn, maar we moeten ons ook herinneren dat bij IT security wachten op een aanval zonder eerst een oplossing te vinden nog nooit een goede strategie is geweest,” schrijft Castro. Gelukkig zijn er meer wetenschappers die zich de veiligheid van synthetische genomen aantrekken. Zo hackten wetenschappers eerder al een computer met DNA om de kwetsbaarheid van DNA-sequencers aan te tonen.

Bovendien toont zijn onderzoek aan hoe gevaarlijk het kan zijn wanneer de grenzen tussen de digitale en biologische wereld vervagen. Synthetische genomen die malware bevatten, kunnen zich op natuurlijke wijze reproduceren, waarna ze een impact hebben op onze computers. In het slechte geval kan een mutatie zelfs voor mensen gevaarlijke gevolgen hebben.