Les chromosomes holocentriques, contrairement aux chromosomes monocentriques, fixent les microtubules du fuseau sur toute leur longueur; ils ont longtemps été considérés comme une particularité périphérique avec une fonction peu claire. Zedek et Bures résument les preuves que la clé de leur rôle évolutif est la tolérance à la fragmentation par laquelle les chromosomes holocentriques confèrent un avantage en période d'exposition au rayonnement cosmique, à la dessiccation et à d'autres facteurs de rupture des chromosomes.

Fragmentation des chromosomes holocentriques et monocentriques et réponse au rayonnement gamma chez les monocentriques et les holocentriques.
Fragmentation des chromosomes holocentriques et monocentriques et réponse aux radiations gamma chez les monocentriques et les holocentriques. En haut : les chromosomes holocentriques et les chromosomes monocentriques sont les deux structures chromosomiques alternatives qui ont évolué chez les eucaryotes. La raison pour laquelle les chromosomes holocentriques tolèrent les fragmentations est qu'ils attachent des microtubules fusiformes sur toute leur longueur lors des divisions cellulaires, et donc tous leurs fragments sont normalement hérités par les cellules filles qui reçoivent un ensemble approprié de matériel génétique. Les chromosomes monocentriques, en revanche, attachent des microtubules fusiformes au kinétochore (représenté en rouge), qui est formé dans une petite région centromérique, et leurs fragments sans centromère sont distribués au hasard aux cellules filles et finalement perdus, ce qui est souvent mortel. En bas : l'irradiation gamma provoque des fragmentations chromosomiques qui doivent être réparées, et pour cela, le cycle cellulaire est arrêté en phase G2 chez les plantes. Par conséquent, le nombre de cellules G2 dans les plantes irradiées aux rayons gamma devrait augmenter, ce qui entraînerait un rapport G2/G1 plus élevé. Si le rapport G2/G1 d'une plante irradiée est divisé par le rapport G2/G1 d'un témoin non irradié, la valeur résultante montre la réponse globale en termes d'arrêt du cycle cellulaire à l'irradiation gamma (axe des Y). Ces valeurs pour 13 espèces monocentriques et dix espèces holocentriques sont présentées dans les deux diagrammes en boîte. Par rapport aux espèces monocentriques, il n'y a pratiquement pas d'augmentation du rapport G2/G1 chez les espèces holocentriques après irradiation, ce qui suggère que les espèces holocentriques font face plus efficacement à la fragmentation chromosomique. Les espèces monocentriques sont représentées par Asplenium bulbiferum, Begonia bowerae, Cymbalaria muralis, Euonymus japonicus, Kalanchoë delagoensis, Lavandula angustifolia, Lysimachia nemorum, Peperomia glabella, Pisum sativum, Plectranthus amboinicus, Sedum spurium, Senecio articulatus et Silene nocturna. Les espèces holocentriques sont représentées par Carex grayi, C. humilis, C. pilulifera, Drosera capensis, D. scorpioides, Eleocharis palustris, Isolepis prolifera, Luzula sylvatica, Prionium serratum et Scirpus cernuus. Voir Zedek et coll. (2016) pour plus de détails.

Ils concluent que les chromosomes holocentriques peuvent avoir joué un rôle majeur dans la trajectoire évolutive il y a un demi-milliard d'années ; les premiers colonisateurs terrestres ont dû faire face à des radiations et à une dessiccation intenses, et des preuves phylogénétiques suggèrent que l'holocentricité pourrait sous-tendre la constitution génétique résiliente des ancêtres des plantes et des animaux terrestres.