De bouwbril

Voordat je deze bouwbril opzet; wil je eerst even dit nieuwsartikel lezen?

Student TU Delft presenteert revolutionair bouwconcept: de duplichemerter

De Faculteit Bouwkunde van de TU Delft presenteert dinsdagavond vanaf 20:00 uur in het Science Centre in Delft de resultaten van de wedstrijd ‘Innovatieve geautomatiseerde bouwconcepten’. De TU Delft organiseerde deze wedstrijd vanwege de toenemende vraag naar nieuwe woningen en het structurele gebrek aan menskracht in de bouwsector. Er moeten nieuwe manieren van bouwen bedacht worden waarbij minder of helemaal geen menskracht meer nodig is.

De presentatie belooft sensationeel te worden, omdat één concept met kop en schouders boven alle andere innovatieve concepten uitsteekt. Maarten Lubach, vierdejaars student Chemical Engineering aan de TU Delft, presenteert zijn concept dat de naam ‘duplichemerter’ draagt.

De duplichemerter lijkt aan de buitenkant een gewone bouwsteen, maar de binnenkant bevat een besturingssysteem dat chemische processen in de bouwsteen reguleert. De duplichemerter is een combinatie van twee concepten; duplicatie en chemische conversie. Het besturingssysteem stelt de bouwsteen in staat om biobrandstof via chemische processen te converteren naar diverse soorten bouwmaterialen. De steen dupliceert zich door zich te delen inclusief besturingssysteem.

Maarten Lubach heeft zijn duplichemerter voor de wedstrijd ‘Innovatieve geautomatiseerde bouwconcepten’ geprogrammeerd om een energieneutrale eenpersoonswoning te bouwen. De jury meldt dat zijn concept volledig geautomatiseerd bouwstenen laat groeien, delen en stapelen. Na een aantal lagen stenen, produceren de bouwstenen andere materialen, zoals hout en glas om daarmee van onder naar boven kozijnen en ramen te bouwen.

De duplichemerter genereert tijdens het construeren van de binnenwanden koper en rubber voor de elektrische bekabeling. Omdat de duplichemerter in staat is om allerlei materialen in allerlei vormen, maten en kleuren te dupliceren, legt hij ook alle installaties aan, zoals een zelfdenkende verwarmingsinstallatie die gekoppeld is aan dakpanzonnecellen. De duplichemerter laat geen restafval achter.

De toegang tot de presentatie is gratis. De verwachting is dat het Science Centre de toestroom niet aankan, omdat de internationale pers zich nu al verzamelt op het terrein van het Science Centre in Delft.

Geloof jij dat dit kan?
Toch ben jij zo gebouwd!

Zet de bouwbril maar eens op, dan kun je het zelf zien. Je begon – net als de duplichemerter – als één bouwsteen; een bevruchte eicel. Hoe bevruchting werkt, is prachtig om te zien, maar dat sla ik nu over[1]. Net als de duplichemerter bouwt de bevruchte eicel een lichaam door zich te delen.

Voordat een cel zich kan delen, moet hij eerst een kopie maken van het besturingssysteem en het bouwplan. De letters van het besturingssysteem en het bouwplan (4 chemische stofjes; a, c, g en t) vormen de traptreden van de DNA-wenteltrappen (chromosomen). Elke traptrede bestaat uit twee letters en zit vast aan twee trapleuningen.

Zodra de cel het seintje krijgt dat hij moet delen, beginnen robotjes (helicase) de DNA-wenteltrappen razendsnel doormidden te knippen door de letters van de traptreden van elkaar te knippen. Zo ontstaan er twee wenteltrappen met maar één letter (een halve traptrede) en één leuning.

Andere robotjes (primase) verzamelen nieuwe letters en plakken de ontbrekende letters aan de eerste halve traptreden, zodat er weer een paar hele traptreden ontstaan. Aan een a hoort altijd een t en aan een c hoort altijd een g. De robotjes herstellen ook de ontbrekende trapleuning. Andere robotjes (polymerase) weten nu waar ze moeten beginnen. Het is prachtig om te zien hoe zij in ongekend tempo de resterende drie miljard traptreden repareren met bijbehorende trapleuningen[2].

Weer ander robotjes (ligase) lijmen de traptreden en de leuningen goed vast. Andere robotjes controleren of er bij het kopiëren geen foutjes gemaakt zijn. Als de controleurs foutjes ontdekken, laten ze de foute traptreden met hun trapleuningen vervangen. Dat doen andere robotjes die verschillende reparatietechnieken in huis hebben[3].

Robotjes kopiëren DNA snel en precies.
Andere robotjes herstellen foutjes.
Ze werken doelgericht samen.

Als alle informatie op de 46 DNA-wenteltrappen gekopieerd is, verzamelen twee andere robotjes het complete besturingssysteem. De twee robotjes maken draadjes waar ze elk 46 DNA-wenteltrappen mee vastpakken. Die trekken de twee robotjes naar verschillende uithoeken in de cel.

Daarna worden de chromosomen weer netjes op klosjes opgerold[4] en omhuld door een nieuwe celkernwand. Tot slot trekt een draadje in het midden van de cel de celwanden naar elkaar toe[5]. Zo ontstaan er twee nieuwe cellen met elk:

  • een eigen celkern;
  • een kopie van het DNA-besturingssysteem en het DNA-bouwplan;
  • de helft van alle robotjes die in de oude cel werkten.

De bevruchte eicel voert het bouwplan uit dat in zijn DNA ligt opgeslagen. Kijk, daar begint hij te delen: van 1 naar 2, van 2 naar 4, naar 8, naar 16, naar 32, enzovoort. Bij elke celdeling worden drie miljard tekens gekopieerd, gecontroleerd, gecorrigeerd en opgerold in de nieuwe celkern.

Elke celdeling voert een stapje van het bouwplan uit.

Nu hebben de cellen nog geen specifieke functie aangenomen. De cellen kunnen nog van alles worden; een zenuwcel, een spiercel, een bloedcel, een huidcel of een levercel. Maar na een aantal delingen, beginnen de cellen specifieke functies aan te nemen. Dan kunnen ze geen andere functies meer vervullen.

Die cellen die je daar links ziet, weten dat ze voor voeding moeten zorgen. Zij horen niet bij het embryo, maar vormen straks de moederkoek. Die cellen daar rechts, weten dat ze de dooierzak moeten maken. Die zorgt voor de voeding van het embryo totdat de moederkoek klaar is. De andere cellen weten dat ze het embryo moeten bouwen.

Nu kun je zien dat embryocellen specifieke functies gaan aannemen[6]. Kijk, daar worden sommige cellen ineens zenuwcellen. Ze weten hoe ze het zenuwstelsel en de hersenen moeten bouwen. De huidcellen die daarnaast verschijnen, moeten straks gevoel doorgeven aan de zenuwcellen. Bij die zenuwcellen beginnen ook lichtgevoelige cellen te groeien. Die moeten straks het licht dat het oog opvangt, doorgeven aan de hersencellen.

Zoals de duplichemerter uit bouwstenen andere materialen fabriceert (hout, glas, koper en rubber), zo fabriceren de delende cellen wel 300 verschillende soorten cellen om allerlei weefsels te bouwen[7]. Botcellen moeten sterke structuren vormen; bloedcellen moeten juist vloeibaar blijven; zenuwcellen moeten snel signalen doorgeven; ooglens cellen moeten doorzichtig en buigzaam zijn en lichtgevoelige cellen moeten licht en kleuren herkennen.

Cellen nemen wel 300 verschillende functies aan.
Ze vormen allerlei materialen en weefsels.

Aan de andere kant zie je nu spiercellen en botcellen ontstaan. Die spiercellen weten hoe ze het hart en de bloedvaten moeten gaan maken. Als je even wacht, zie je daar cellen die gaan kloppen. Daaronder zijn cellen bezig om de ingewanden te bouwen. Daar groeien de longen, de blaas en het maagdarmstelsel[8].

Is het niet adembenemend wat hier allemaal gebeurt? Alle soorten cellen verschijnen op het juiste moment op de juiste plaats. Ze zijn doelgericht op weg naar het eindresultaat[9]. Cellen vormen weefsels, weefsels vormen organen en structuren en alle cellen werken samen om het bouwplan uit het DNA te realiseren.

Zoals de duplichemerter een huis bouwt, compleet met installaties, zo tovert een bevruchte eicel een lichaam uit één cel, compleet met organen, zintuigen, hersenen, zelfbewustzijn, intelligentie, vrijheid en de mogelijkheid om lief te hebben.

De schepper gebruikt ongelooflijke bouwconcepten.
Hij bouwt ongekend complexe wezens uit één cel. 
Zijn bouwkunst torent hemelhoog boven ons uit.

[1] Zie https://www.youtube.com/watch?v=_5OvgQW6FG4.

[2] https://www.youtube.com/watch?v=X_tYrnv_o6A.

[3] https://www.youtube.com/watch?v=vP8-5Bhd2ag.

[4] https://www.youtube.com/watch?v=gbSIBhFwQ4s.

[5] Zie https://www.youtube.com/watch?v=C6hn3sA0ip0.

[6] Zie https://www.youtube.com/watch?v=QDQ0NJQ_z3U.

[7] Zie https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_distinct_cell_types_in_the_adult_human_body.

[8] Zie http://www.zowerkthetlichaam.nl/3689/voortplanting-embryogenese-ontwikkeling-van-de-baby/.

[9] Zie https://www.youtube.com/watch?v=QDQ0NJQ_z3U, https://www.youtube.com/watch?v=aOY16GlqrPw.