Holozentrische Chromosomen befestigen im Gegensatz zu monozentrischen Chromosomen Spindelmikrotubuli über ihre gesamte Länge; sie galten lange Zeit als periphere Besonderheit mit unklarer Funktion. Zedek und Bures Beweise zusammenfassen, dass der Schlüssel zu ihrer evolutionären Rolle die Toleranz gegenüber Fragmentierung ist, wodurch holozentrische Chromosomen einen Vorteil in Zeiten der Exposition gegenüber kosmischer Strahlung, Austrocknung und anderen chromosomenbrechenden Faktoren verleihen.
Fragmentierung holozentrischer und monozentrischer Chromosomen und Reaktion auf Gammastrahlung bei Mono- und Holozentrikern. Oben: Holozentrische und monozentrische Chromosomen sind die beiden alternativen Chromosomenstrukturen, die sich bei Eukaryoten entwickelt haben. Der Grund, warum holozentrische Chromosomen Fragmentierungen tolerieren, ist, dass sie während der Zellteilungen über ihre gesamte Länge Spindelmikrotubuli anlagern, und daher werden alle ihre Fragmente normalerweise an Tochterzellen vererbt, die einen geeigneten Satz genetischen Materials erhalten. Monozentrische Chromosomen hingegen lagern Spindelmikrotubuli an das Kinetochor (rot dargestellt), das in einer kleinen Centromerenregion gebildet wird, und ihre Fragmente ohne Centromeren werden zufällig auf Tochterzellen verteilt und gehen schließlich verloren, was oft tödlich ist. Unten: Gammastrahlung verursacht Chromosomenfragmentierungen, die repariert werden müssen, und zu diesem Zweck wird der Zellzyklus bei Pflanzen in der G2-Phase angehalten. Daher sollte die Anzahl der G2-Zellen in gammabestrahlten Pflanzen zunehmen, was zu einem höheren G2/G1-Verhältnis führt. Wenn das G2/G1-Verhältnis einer bestrahlten Pflanze durch das G2/G1-Verhältnis einer nicht bestrahlten Kontrollpflanze geteilt wird, zeigt der resultierende Wert die Gesamtreaktion in Bezug auf den Zellzyklusarrest auf Gammabestrahlung (y-Achse). Diese Werte für 13 monozentrische und zehn holozentrische Arten sind in den beiden Boxplots dargestellt. Im Vergleich zu monozentrischen Pflanzen gibt es bei holozentrischen Pflanzen nach der Bestrahlung praktisch keinen Anstieg des G2/G1-Verhältnisses, was darauf hindeutet, dass holozentrische Pflanzen mit der Chromosomenfragmentierung effektiver umgehen. Monozentrische Arten werden durch Asplenium Bulbiferum, Begonia Bowerae, Cymbalaria Muralis, Euonymus Japonicus, Kalanchoë Delagoensis, Lavandula Angustifolia, Lysimachia Nemorum, Peperomia Glabella, Pisum Sativum, Plectranthus Amboinicus, Sedum Spurium, Senecio Articulatus und Silene Nocturna vertreten. Holozentrische Arten werden durch Carex greyi, C. humilis, C. pilulifera, Drosera capensis, D. scorpioides, Eleocharis palustris, Isolepis prolifera, Luzula sylvatica, Prionium serratum und Scirpus cernuus repräsentiert. Siehe Zedek et al. (2016) für weitere Einzelheiten.
Sie schlussfolgern, dass holozentrische Chromosomen vor einer halben Milliarde Jahren eine wichtige Rolle in der Evolutionsbahn gespielt haben könnten; Die ersten Landkolonisatoren mussten mit intensiver Strahlung und Austrocknung fertig werden, und phylogenetische Beweise deuten darauf hin, dass Holozentrizität der widerstandsfähigen genetischen Ausstattung der Vorfahren von Landpflanzen und -tieren zugrunde liegen könnte.
