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哺乳动物的性染色体是从祖先的常染色体进化而来,在整个进化过程中经历了复杂的变化。例如,X染色体上的基因数量在真兽亚纲哺乳动物中还有两次爆发性的增长。基因的转移和重新分配赋予了 X染色体的特殊功能。大量研究表明起源于X染色体的逆转座基因在基因组中所占的比例远远高于起源于常染色体的比例,这类基因往往定位于常染色体并且具有睾丸特异表达的特点。科学家们也提出了一些基于进化选择的假说用于解释这种现象,包括性别对抗驱动X染色体失活假说以及减数分裂性染色体失活补偿假说等。然而,这些假说都缺乏直接的实验证据。尽管有几个X染色体起源的逆转座基因已被证实对精子发生至关重要,但这些基因与其前提基因的进化、表达及功能相关性仍未见报道。RPL10L是一个位于常染色体并在睾丸中特异表达的逆转座基因,它的前体是X染色体上一个核糖体蛋白编码基因RPL10,它的进化发生在真兽亚纲和后兽亚纲分支后不久的真兽亚纲哺乳动物中。我们选择RPL10L和RPL10作为模型,详细研究它们的表达模式、分子功能及作用方式,以期深入了解X染色体来源的逆转座基因存在的意义及其进化机制。首先,我们利用CRISPR/Cas9的方法制作了Rpl10l敲除小鼠,并发现雄性个体的精子发生障碍并且完全不育,具体表现为绝大多数精母细胞发育停滞在减数第一次分裂前期向中期的转换,没有减数分裂后的生殖细胞产生。其次,RPL10L蛋白特异地参与睾丸细胞中的核糖体组装,缺失它的粗线期及双线期精母细胞中的核糖体生成减弱并且大量蛋白的含量发生变化。再次,Rpl10在雌雄小鼠不同组织以及精子发生的精原细胞、前细线期精母细胞、细线期及偶线期精母细胞中广泛表达,但在粗线期及双线期精母细胞和圆形精细胞中的表达量急剧下降;有趣的是,Rpl10l在精子发生的粗线期及双线期精母细胞和圆形精细胞中特异地高表达。最后,RPL10敲低的细胞中核糖体生成受阻并伴随细胞周期停滞,RPL10敲除的细胞无法增殖和存活;而外源导入RPL1OL表达载体能够补救RRL10敲除细胞的增殖和存活;更重要的是,Rpl10l启动子驱动的Rpl10转基因能够重建Rpl10l敲除小鼠的精子发生和生育力。综上所述,我们的研究证实Rpl10l能够补偿MSCI导致的Rpl10转录沉默以保证正常的精子发生,为基于MSCI的逆转座基因补偿假说提供了直接的实验证据,也为X染色体起源的逆转座基因的进化机制以及其在雄性生殖过程中的作用提供了新的理论依据和见解。