魚の解剖学

魚類解剖学は、魚類の形態学を研究する学問です。魚類生理学とは対照的で、魚類の構成要素が生きた魚の中でどのように連携して機能するかを研究する学問です。^[1]実際には、魚類解剖学と魚類生理学は互いに補完し合っており、前者は解剖台や顕微鏡で観察できるような魚類の構造、臓器や構成要素、それらがどのように組み合わされているかを扱い、後者は生きた魚の中でそれらの構成要素がどのように連携して機能するかを扱います。

魚の解剖学は、魚が生息する媒体である水の物理的特性によって形作られることが多い。水は魚よりもはるかに密度が高く、溶存酸素の量が比較的少なく、空気よりも多くの光を吸収する。魚の体は頭、胴体、尾に分かれているが、この3つの区分は必ずしも外部から見えるわけではない。魚の体内で支持構造を形成する骨格は、軟骨（軟骨魚）または骨（硬骨魚）でできている。主な骨格要素は脊柱で、軽量でありながら強度のある関節椎骨で構成されている。肋骨は脊椎に付着しており、四肢や肢帯はない。魚の主な外部特徴であるひれは、尾びれを除いて脊椎と直接つながっていない、骨性のまたは軟性の棘で構成されたひれで構成されている。ひれは、胴体の主要部分を構成する筋肉によって支えられている。^[2] 心臓は2つの部屋から成り、血液をエラの呼吸面から送り出し、単一の循環ループで体中に送り出す。^[3]目は水中で物を見るのに適応しており、局所的な視覚しか持たない。^{[定義が必要]}内耳はあるが、外耳や中耳はない。低周波の振動は、魚の体の側面に沿って走る感覚器官の側線系によって感知され、近くの動きや水圧の変化に反応する。^[2]

サメやエイは、軟骨でできた骨格など、古代の魚類に類似した多くの原始的な解剖学的特徴を持つ原始的な魚類である。体は背腹方向に平らになる傾向があり、通常5対の鰓裂と頭の下側に大きな口がある。真皮は独立した真皮板状鱗で覆われている。総排泄腔があり、尿道と生殖管が開いているが、浮き袋はない。軟骨魚類は少数の大きな黄身の卵を産む。一部の種は卵胎生で幼生が体内で成長するが、他の種は卵生で幼生が卵嚢内で体外で成長する。^[4]

硬骨魚類の系統は、古代の魚類の特徴から大きく進化した、より派生した解剖学的特徴を示す。骨質の骨格を持ち、一般的に横に平らで、鰓蓋で保護された5対の鰓を持ち、口は吻端またはその近くにある。真皮は重なり合った鱗で覆われている。硬骨魚類には水柱内で一定の深さを維持するのに役立つ浮き袋があるが、総排出口はない。硬骨魚類は主に、卵黄の少ない小さな卵を大量に産み、水柱に放出する。^[4]

多くの点で魚類の解剖学は哺乳類の解剖学とは異なりますが、脊索、原始的な椎骨、明確な頭と尾など、すべての脊椎動物が進化してきたのと同じ基本的な体型を共有しています。 ^{[5] [6]}

魚にはさまざまな体型があります。最も広いレベルでは、魚の体は頭、胴体、尾に分かれていますが、その区分は必ずしも外部から見えるわけではありません。体は紡錘形であることが多く、これは動きの速い魚によく見られる流線型の体型です。一部の種は糸状（ウナギの形）または虫状（ミミズの形）です。魚は圧縮型（横方向に細く長い）または凹型（背腹方向に平ら） であることが多いです。

骨格には2種類あり、外骨格は生物の安定した外殻であり、内骨格は体内の支持構造を形成する。魚類の骨格は軟骨（軟骨魚類）または骨（硬骨魚類）でできている。魚類の内骨格は、頭蓋骨と脊柱からなる軸骨格と、鰭を支える付属骨格の2つの主要構成要素で構成されている。^[7]鰭は骨性の鰭条で構成されており、尾鰭を除いて脊椎と直接つながっていない。筋肉によってのみ支えられている。肋骨は脊椎に付着している。

骨は脊椎動物の内骨格の一部を形成する硬い器官です。骨は、体のさまざまな器官を動かし、支え、保護し、赤血球と白血球を生成し、ミネラルを貯蔵する働きをします。骨組織は、密な結合組織の一種です。骨にはさまざまな形があり、複雑な内部構造と外部構造を持っています。骨は軽量でありながら強くて硬く、そのほかにも多くの生物学的機能を果たします。

魚類は脊椎動物である。すべての脊椎動物は、基本的な脊索動物の体制に沿って構築されている。^{すなわち、}体長方向に硬い棒が走り（脊柱または脊索）、その上に神経組織の中空の管（脊髄）、その下に消化管がある。すべての脊椎動物において、口は動物の前端またはその真下にあり、肛門は体の端より前に外部に開いている。肛門の先の体の残りの部分は、椎骨と脊髄を含む尾を形成し、腸はない。^[9]

脊椎動物の特徴は脊柱であり、脊索動物すべてに見られる脊索（均一な組成の硬い棒）が、可動関節（脊索から胚および進化的に派生した椎間板）で区切られた分節された一連のより硬い要素（椎骨）に置き換えられている。しかし、チョウザメなどのいくつかの魚は二次的に^{この解剖学的}構造を失い、成体になっても脊索を保持している。^[10]

脊柱は椎体（椎骨の中心体または脊柱）、椎体の上部と下部から突出する椎弓、および椎体または椎弓から突出するさまざまな突起で構成されています。椎体の上部から伸びる弓は神経弓と呼ばれ、魚類の尾椎では椎体の下部に血管弓またはV字弓が見られます。魚類の椎体は通常、両端が凹面（両体腔型）になっており、魚類の動きが制限されます。対照的に、哺乳類の椎体は両端が平ら（無体腔型）になっており、圧縮力を支えて分散できる形状になっています。

鰭類の椎骨は、3 つの独立した骨要素から構成されています。椎弓は脊髄を取り囲んでおり、他のほとんどの脊椎動物に見られるものと形状がほぼ同様です。椎弓の真下には、脊索の上面を保護する小さな板状の側椎があります。その下には、より大きな弓状の椎間椎があり、下縁を保護しています。これらの構造は両方とも、単一の円筒形の軟骨の塊の中に埋め込まれています。同様の配置は原始的な四肢動物にも見られましたが、爬虫類、哺乳類、鳥類につながる進化の過程で、椎間椎は部分的または全体的に拡大した側椎に置き換えられ、今度は骨の椎体になりました。^[11]

全ての硬骨魚類を含むほとんどの条鰭類では、これら2つの構造は、哺乳類の椎体に表面的に似た固体の骨片と融合し、埋め込まれている。現生両生類では、椎弓の下には単に円筒形の骨片があり、初期の四肢動物に存在した個別の要素の痕跡はない。^[11]

サメなどの軟骨魚類では、椎骨は2本の軟骨管で構成されている。上側の管は椎弓から形成されているが、椎骨間の隙間を埋める追加の軟骨構造も含まれており、脊髄を本質的に連続した鞘で囲んでいる。下側の管は脊索を取り囲んでおり、複雑な構造をしており、多くの場合、複数の石灰化層を含む。^[11]

ヤツメウナギには椎弓があるが、すべての高等脊椎動物に見られる椎体に似たものはない。椎弓でさえ不連続で、体のほとんどの部分で脊髄の周りの別々の弓状の軟骨片から成り、尾の領域では上下に長い軟骨片に変わる。ヌタウナギには真の脊柱はないが、尾にいくつかの小さな神経弓が存在する。^{[11] [12]}ただし、ヌタウナギには頭蓋骨がある。このため、ヌタウナギは過去に脊椎動物から除外されることがあり、代わりに「頭蓋骨」という分類群内の脊椎動物の姉妹群として配置された。^[13] 1992年以来の分子解析^{[具体的に]により、ヌタウナギは円口}類内のヤツメウナギの姉妹群であり、したがって系統学的には脊椎動物であることが示された。^[14]

頭部または頭蓋骨には、頭蓋天井（脳、目、鼻孔を覆う骨のセット）、吻部（目から上顎の最前端まで）、鰓蓋または鰓蓋（サメや顎のない魚にはない）、および目から前鰓蓋骨まで伸びる頬が含まれます。鰓蓋と前鰓蓋骨には棘がある場合とない場合があります。サメや一部の原始的な硬骨魚では、各目の後ろに小さな追加の鰓開口部である噴水孔があります。

魚類の頭蓋骨は、緩く結合した骨の連続で形成されています。顎のない魚類やサメは軟骨性の頭蓋内膜のみを有し、軟骨魚類の上顎と下顎は頭蓋骨に付着していない別々の要素です。硬骨魚類にはさらに真骨があり、肺魚類や全頭魚類では多かれ少なかれ一貫した頭蓋屋根を形成します。下顎は顎を定義します。

ヤツメウナギの口は口盤状になっています。しかし、ほとんどの顎魚類では、口は一般的に 3 つの形状をしています。口は頭の前端にある場合 (末端)、上向きになっている場合 (上位)、下向きまたは魚の底にある場合 (下位末端または下位) があります。口は、流れの速い水中で物体にしがみつくのに適した 吸盤口に変形している場合があります。

より単純な構造は顎のない魚類に見られ、その頭蓋は、脳を部分的に包む軟骨要素の入った桶のようなバスケットで表され、内耳のカプセルと単一の鼻孔と関連している。これらの魚類の特徴は、顎がないことである。^[15]

サメなどの軟骨魚類も、単純でおそらく原始的な頭蓋構造を持つ。頭蓋は脳の周囲を囲む単一の構造で、下面と側面を囲んでいるが、常に上部が大きな泉門として少なくとも部分的に開いている。頭蓋の最前部には、前部軟骨板、吻部、嗅覚器官を囲むカプセルが含まれる。これらの後ろには眼窩があり、さらに内耳の構造を囲むカプセルが 1 組ある。最後に、頭蓋は後部に向かって細くなり、後部では大後頭孔が1 つの顆のすぐ上にあり、第 1 椎骨と関節する。頭蓋全体のさまざまな場所に、脳神経用の小さな孔がある。顎は、ほとんどの場合、頭蓋自体とは別の軟骨の輪で構成されている。^[15]

条鰭類でも、原始的なパターンからかなりの変化が見られる。頭蓋骨は一般によく形成されており、その骨と四肢動物の骨との正確な関係は不明であるが、便宜上、同様の名前が付けられていることが多い。しかし、頭蓋骨の他の部分は縮小されている可能性があり、拡大した眼窩の後ろには頬の領域がほとんどなく、その間に骨はほとんどないか、まったくない。上顎は主に前上顎骨から形成されることが多く、上顎骨自体はさらに後方に位置し、追加の骨である合頭骨が顎を頭蓋骨の残りの部分とつなぐ。^[15]

化石の鰭類の頭蓋骨は初期の四肢動物の頭蓋骨に似ているが、現生の肺魚の頭蓋骨はそうではない。頭蓋骨の天井は完全には形成されておらず、四肢動物の頭蓋骨とは直接関係のない、やや不規則な形の複数の骨で構成されている。上顎は翼状骨と鋤骨のみで構成されており、そのすべてに歯がある。頭蓋骨の大部分は軟骨で形成されており、全体的な構造は縮小されている。^[15]

頭部には、ひげと呼ばれる肉質の構造がいくつかあることがあり、ひげは非常に長く、ひげに似ていることがあります。多くの魚種は、頭部にさまざまな突起物や棘も持っています。ほぼすべての魚の鼻孔または鼻腔は口腔につながっておらず、さまざまな形と深さの穴になっています。

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  ノーザンパイクの頭蓋骨
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  デボン紀後期の絶滅した肉鰭綱（肉鰭類）の属であるティクタアリクの頭骨

脊椎動物の顎は、おそらくシルル紀に最初に進化し、デボン紀にさらに多様化した板皮類の魚類に現れた。顎は、魚類のえらを支える咽頭弓から派生したと考えられている。これらの弓の最も前方の 2 つは、顎自体 (舌下顎を参照) と舌骨弓になったと考えられており、舌骨弓は顎を頭蓋に対して支え、機械的効率を高めている。この理論を直接裏付ける化石証拠はないが、現生の顎動物 (顎口類)の咽頭弓の数は7 つ、原始的な顎のない脊椎動物 (無顎類) の咽頭弓の数は 9 つであることを考えると納得がいく。^{[出典が必要]}

外部ビデオ
口を突き出して獲物を捕らえるスリングジョー・ラスのビデオ
レッドベイスヌークが吸引摂食で獲物を捕らえるビデオ

顎によって得られた本来の選択的利点は、摂食とは関係なく、呼吸の効率を高めることにあったと考えられています。顎は、魚のえらを通して水を送り、両生類の肺に空気を送る頬ポンプ（現代の魚類と両生類に見られる）に使用されていました。進化の過程で、摂食における顎のより一般的な使用法が淘汰され、脊椎動物にとって非常に重要な機能となりました。

連結システムは動物に広く分布している。動物のさまざまなタイプの連結に関する最も徹底した概要はM. Muller ^[16]によって提供されており、彼はまた、特に生物学的システムに適した新しい分類システムを設計した。連結機構は、多くの特殊な水中摂食機構を進化させたベラなどの硬骨魚類の頭部に特に多く見られ、多様である。特に発達しているのは、顎突出の連結機構である。吸引摂食では、連結された4節連結システムが、協調した口の開口と頬腔の3次元的拡張を担っている。その他の連結機構は、前上顎骨の突出を担っている。

魚類の目は鳥類や哺乳類のような陸生脊椎動物に似ているが、より球状のレンズを持っている。魚類の網膜には一般に桿体細胞と錐体細胞（暗所視と明所視用）の両方があり、ほとんどの種は色覚を持っている。一部の魚類は紫外線を見ることができ、一部の魚類は偏光を見ることができる。顎のない魚類では、ヤツメウナギはよく発達した目を持っているが、ヌタウナギは原始的な眼点しか持っていない。^[17]現代のヌタウナギの祖先は原始脊椎動物であると考えられているが、^[18]非常に深く暗い水域に追いやられたことは明らかであり、そこでは視覚を持つ捕食者に対して脆弱ではなく、平らな眼点や凹面の眼点よりも多くの光を集める凸面の眼点を持つことが有利であった。人間とは異なり、魚類は通常、レンズを網膜に近づけたり遠ざけたりすることで焦点を調節する。 ^[19]

魚類の皮膚は外皮系の一部で、表皮と真皮の2層から構成されています。表皮は外胚葉から派生し、最も表面の層で、完全に生きた細胞で構成され、ケラチンはごくわずかです。一般に浸透性があります。真皮は中胚葉から派生し、硬骨魚類に見られるコラーゲン繊維で主に構成される小さな結合組織に似ています。魚種によっては、真皮から現れ、表皮と真皮の間にある基底膜の薄い層を貫通して外部から見えるようになり、表皮層を覆う鱗を持つものもあります。^[20]

一般的に、皮膚には汗腺と皮脂腺があり、どちらも哺乳類に特有ですが、魚類には他にも種類の皮膚腺があります。魚類は表皮に杯細胞と呼ばれる粘液を分泌する皮膚細胞を多数持っていて、皮膚の表面に粘液状の物質を作り出します。これは断熱と細菌感染からの保護に役立ちます。^{[21] [22]}多くの哺乳類の皮膚の色は、表皮に含まれるメラニンによることが多いです。しかし、魚類の場合、皮膚の色は主に真皮の色素胞によるもので、メラニンに加えてグアニンやカロテノイド色素が含まれていることがあります。ヒラメなど多くの種は、色素胞の相対的な大きさを調整することで皮膚の色を変えます。魚類の中には、毒腺、発光細胞、または真皮でより水っぽい漿液を生成する細胞を持つものもあります。 ^{[23] [21] [24]}

魚の外皮系には、多くの顎魚の体表を覆う鱗も含まれています。一般に知られている鱗は真皮または中胚葉から生じたもので、歯と構造が似ていることがあります。一部の種は鱗板で覆われています。また、体表を覆う鱗がない種もあります。

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  特異なボウフィンサイクロイドスケール
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  ローフを覆うサイクロイド鱗
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  ボウフィンサイクロイドスケール

真皮に由来する魚の鱗には主に4つの種類がある。^{[25] [26]}

• 板状鱗は皮歯とも呼ばれ、尖った鱗である。歯の構造に似ており、象牙質でできていてエナメル質で覆われている。板状鱗は軟骨魚類に典型的である（ギンザメは抱鰭板にのみ板状鱗を持つ）。
• ガノイド鱗は平らで、基底のような鱗です。プラコイド鱗から派生したもので、厚いエナメル質の層がありますが、下層の象牙質はありません。これらの鱗は、ほとんど重なり合うことなく魚の体を覆います。ガーやビチルに典型的です。
• 円鱗は、木の年輪のような成長輪を持つ、小さな楕円形の鱗です。エナメル質、象牙質、血管骨層がありません。ボウフィンとコバンザメは円鱗を持っています。
• 櫛状鱗は円状鱗に似ており、同じく年輪があり、エナメル質、象牙質、血管骨層がありません。片方の縁に沿った棘または突起によって区別されます。オヒョウはこのタイプの鱗を持っています。

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  魚の鱗: 1. 円鱗、2. 櫛鱗、3. 板鱗、4. 鱗鱗
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  サイクロイドスケール
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  魚の鱗: A. ガノイド、B. サイクロイド、C. クテノイド

側線は周囲の水の動きや振動を感知する感覚器官です。例えば、魚は逃げる獲物が作り出す渦を追うために側線システムを使うことができます。ほとんどの種では、側線は魚の両側に沿って走る受容器の列で構成されています。

ひれは魚類の最も特徴的な特徴である。ひれは体から突き出た骨棘または鰭条で構成され、皮膚で覆われて互いに結合しており、ほとんどの硬骨魚類に見られる水かき状、またはサメに見られるひれのような形状をしている。尾びれまたは尾鰭を除き、ひれは背骨と直接つながっておらず、筋肉のみで支えられている。ひれの主な機能は魚が泳ぐのを助けることである。また、トビウオやカエルアンコウに見られるように、ひれは滑空や這いずりにも使用される。魚のさまざまな場所にあるひれは、前進、方向転換、直立姿勢の維持など、さまざまな目的を果たす。ひれごとに、進化の過程で特定のひれが失われた魚種がいくつかある。^[要出典]

棘にはさまざまな用途があります。ナマズでは、棘は防御手段として使用されます。多くのナマズは棘を外側にロックする能力を持っています。モンガラカワハギも棘を使って裂け目に閉じ込め、引き抜かれないようにします。

レピドトリキアは、硬骨魚類に見られる、骨質で、左右対になった節のある鰭条である。これらは、外皮骨格の一部としてアクチノトリキアの周囲に発達する。レピドトリキアには、軟骨や骨も含まれることがある。これらは実際には節があり、一連の円盤が重なり合ったように見える。鰭条形成の遺伝的基礎は、タンパク質アクチノジン 1 とアクチノジン 2 をコードする遺伝子であると考えられている。^[27]

• 背びれ: 魚の背中にある背びれは、魚が横転するのを防ぎ、急な方向転換や停止を助ける働きをする。ほとんどの魚は背びれが 1 つだが、背びれが 2 つまたは 3 つある魚もいる。アンコウでは、背びれの前部が、釣竿とルアーに相当する、イリシウムとエスカに変化している。背びれを支える 2 つから 3 つの骨は、それぞれ基部翼鰭骨、中部翼鰭骨、および遠位翼鰭骨と呼ばれる。棘鰭では、遠位翼鰭骨は中部翼鰭骨と融合しているか、まったく存在しないことが多い。
• 尾びれ: 尾びれとも呼ばれる尾びれは、尾柄の端に付いており、推進力として使用されます。尾柄は魚の体の狭い部分です。尾びれ関節は、尾びれと最後の椎骨の間の関節です。尾びれは扇形をしていることがよくあります。尾は、異尾、逆異尾、前尾、二尾、または同尾のいずれかになります。
  • 異尾類：椎骨が尾の上葉まで伸び、尾が長くなる（サメなど）
  • 逆異尾類：椎骨が尾の下葉まで伸び、尾が長くなる（アナスピダの場合など）
  • 前尾類: 椎骨は尾の先端まで伸びており、尾は対称形だが広がっていない (円口類、祖先脊椎動物、ナメクジウオなど)。
  • 二条尾椎：椎骨が尾の先端まで伸び、尾は左右対称で広がっている（ビチル、肺魚、ヤツメウナギ、シーラカンスなど）。古生代の魚類のほとんどは二条尾椎異尾を持っていた。^[28]
  • 同尾鰭：椎骨は尾の上葉にごく短い距離伸びているが、尾は表面上は対称に見える。ほとんどの魚は同尾鰭だが、さまざまな形で表現される。尾鰭は、先端が丸いもの、切り取られたもの（サケのようにほぼ垂直の縁）、二股（2つの突起で終わる）、窪んだもの（わずかに内側に曲がっている）、または連続したもの（ウナギのように背鰭、尾鰭、尻鰭が付いている）などがある。
• 臀鰭: 肛門の後ろの腹面に位置し、泳ぐ際に魚を安定させるために使用されます。
• 胸鰭: 両側に 1 対ずつあり、通常は鰓蓋のすぐ後ろにある。胸鰭は四肢動物の前肢に相同で、アンコウやトビハゼなどのいくつかの魚種の歩行を助ける。一部の魚で高度に発達した胸鰭の独特な機能は、動的な揚力を生み出すことであり、サメなどの一部の魚が水深を維持するのを助け、またトビウオが「飛ぶ」ことを可能にする。胸鰭の特定の鰭条は、ウミウシやホウボウなどでは指のような突起に適応している場合がある。
  • 「頭鰭」:マンタやその近縁種の「角」は、頭鰭と呼ばれることもありますが、実際には胸鰭の前部が変化したものです。
• 腹鰭/腹鰭: 胸鰭の腹側の下側に 1 対ずつある腹鰭は、四肢動物の後肢に類似しています。腹鰭は、魚が水中を上下したり、急に方向転換したり、素早く停止したりするのを助けます。ハゼ類では、腹鰭は 1 つの吸盤に融合していることが多く、これを使って物体に付着することができます。
• 脂鰭：背びれの後ろ、尾びれのすぐ前にある、柔らかく肉質の鰭。脂鰭は多くの魚科には存在しないが、サケ科、カラシン類、ナマズ類には見られる。脂鰭の機能は謎のままで、養殖魚ではマーキングのために切り取られることが多いが、2005年のデータでは、脂鰭を取り除いたマスは尾びれの振動頻度が8％高いことが示された。^[29] 2011年に発表された追加の研究では、この鰭は触覚、音、圧力の変化などの刺激を感知し、それに反応するために不可欠である可能性が示唆されている。カナダの研究者は、この鰭に神経ネットワークがあることを特定し、感覚機能がある可能性が高いことを示唆したが、これを取り除いた結果が正確に何であるかはまだわかっていない。^[30]

他の脊椎動物と同様に、魚類の腸は小腸と大腸の2つの部分から構成されています。ほとんどの高等脊椎動物では、小腸はさらに十二指腸と他の部分に分かれています。魚類では小腸の区分はそれほど明確ではなく、十二指腸の代わりに前腸または近位腸という用語が使用されることがあります。^[31] 硬骨魚類では、腸は比較的短く、通常は魚の体長の約1.5倍です。腸には通常、腸の長さに沿って多数の幽門盲腸があります。幽門盲腸は小さな袋状の構造で、食物を消化するための器官の全体的な表面積を増やすのに役立ちます。硬骨魚類には回盲弁がなく、小腸と直腸の境界は消化上皮の端によってのみ示されています。^[24]サメ、チョウザメ、肺魚などの非硬骨魚類には小腸は存在しない。代わりに、消化管の消化部分は螺旋腸を形成し、胃と直腸をつないでいる。このタイプの腸では、腸自体は比較的まっすぐだが、内面に沿って螺旋状に長い襞があり、時には数十回転する。この襞は弁のような構造を作り、腸の表面積と有効長を大幅に増加させる。螺旋腸の内壁は、硬骨魚類や非哺乳類の四肢動物の小腸の内壁と似ている。^[24]ヤツメウナギでは、おそらく消化をほとんど必要としない食事のため、螺旋弁は非常に小さい。ヌタウナギには螺旋弁が全くなく、消化は腸のほぼ全長にわたって行われ、腸は異なる領域に細分化されていない。^[24]

多くの魚は腸に沿って幽門盲腸と呼ばれる小さな突出部を多数持っています。盲腸の目的は腸全体の表面積を増やし、それによって栄養素の吸収を増やすことです。^{[32] [33]}

幽門盲腸の数は種によって大きく異なり、盲腸が全く存在しない魚種もいる。盲腸が少ない、または全くない種は、腸を長くしたり、腸絨毛を高くしたり、より複雑な構造にしたりすることで盲腸の不足を補い、同様の吸収表面積を実現している。^{[32] [33]}

肺魚の腸の始まりには幽門盲腸と呼ばれる袋状の部分もあるが、他の魚種の幽門盲腸とは構造や機能が異なっている。肺魚の盲腸は、ほとんどの有羊膜類（哺乳類、爬虫類、鳥類を含む四肢脊椎動物）の盲腸と相同（共通の祖先による）である。 ^[32] ほとんどの草食動物では、盲腸は小腸から部分的に消化された食物を受け取り、食物中のセルロース（草や葉など）を分解する発酵室として機能する。肉食動物では、盲腸は大幅に縮小しているか欠損していることが多い。

他の脊椎動物と同様に、食道と十二指腸の開口部から胃への相対的な位置は比較的一定である。その結果、胃は常にいくらか左に湾曲してから、再び湾曲して幽門括約筋に達する。しかし、ヤツメウナギ、ヌタウナギ、ギンザケ、肺魚、および一部の硬骨魚類には胃が全くなく、食道が直接腸に開口している。これらの魚は、食物の貯蔵をほとんど必要としない、胃液による事前消化を必要としない、またはその両方を必要とする食物を食べる。^[34]

魚類の腎臓は典型的には細長い器官で、体幹のかなりの部分を占める。高等脊椎動物（爬虫類、鳥類、哺乳類）の中腎に似ている。腎臓にはネフロンの塊が含まれており、集合管によって血液が供給され、通常は中腎管に排出される。しかし、状況はいつもそう単純というわけではない。軟骨魚類では、腎臓の後部（後腎）から排出され、膀胱または総排泄腔で中腎管と合流する短い管もある。実際、多くの軟骨魚類では、成体になると腎臓の前部が退化したり、完全に機能しなくなったりすることがある。^[35]ヌタウナギとヤツメウナギの腎臓は異常に単純である。一列のネフロンで構成され、それぞれが中腎管に直接排出する。^[35] ナイルティラピアのように、一部の魚の腎臓は頭腎、体幹腎、尾腎の3つの部分から構成されています。^[36] 魚には、哺乳類に見られるような皮質と髄質が明確に分かれた副腎がありません。間腎細胞とクロマフィン細胞は頭腎内に位置しています。^[36]

脾臓はほぼ全ての脊椎動物に見られる。これは非生命臓器であり、大きなリンパ節に似た構造をしている。主に血液フィルターとして機能し、赤血球や免疫系に関して重要な役割を果たしている。^[40]軟骨魚類や硬骨魚類では、脾臓は主に赤髄から成り、腸の漿膜内層にあるため、通常はやや細長い臓器である。 ^{[41]脾臓を持たない脊椎動物はヤツメウナギとヌタウナギだけである。これらの動物でも、腸壁内に}赤髄に似た構造を持つ造血組織の拡散層があり、高等脊椎動物の脾臓と相同性があると考えられている。^[41]

肝臓はすべての魚に存在する大きな重要な臓器です。肝臓には解毒、タンパク質合成、消化に必要な生化学物質の生成など、幅広い機能があります。肝臓は有機化合物や無機化合物による汚染に非常に敏感で、時間の経過とともに蓄積して生命を脅かす状態を引き起こす可能性があります。肝臓には解毒能力と有害成分の貯蔵能力があるため、環境バイオマーカーとしてよく使用されます。^[42]

魚類の心臓は、2腔心臓と呼ばれることが多い^[43]。これは、血液を受け取る心房1つと、血液を送り出す心室1つから成り、[ 44 ] ^、両生類や爬虫類の心臓の3腔（2つの心房、1つの心室）、哺乳類や鳥類の心臓の4腔（2つの心房、2つの心室）とは対照的である。^[43]しかし、魚類の心臓には、腔と呼ばれる入口と出口の区画があるため、何を腔とみなすかによって、3腔心臓^[44]または4腔心臓^[45]と呼ばれることもある。心房と心室は「真の腔」と見なされる場合があり、その他は「付属腔」と見なされる。^[46]人間と同様に、魚類は閉鎖循環系を持ち、血液は血管の回路に含まれ、血液がこれらの血管から出ることはない。酸素を失った血液は、体のさまざまな部分から静脈を通って心臓に運ばれ、その後、鰓に送られて酸素を与えられ、体の残りの部分を循環します。^[47]

4 つのコンパートメントは順番に配置されています。

1. 静脈洞：心筋を備えた薄壁の袋または貯留部で、肝静脈と主静脈を通って酸素を失った血液を集めます。^{[検証が必要] [44]}
2. 心房：心室に血液を送る、壁が厚く筋肉でできた部屋。^[44]
3. 心室：血液を第4の部分である流出路に送り出す、壁が厚い筋肉の部屋。^[44]心室の形状は多種多様で、細長い体を持つ魚では通常管状、他の魚では三角形の底を持つピラミッド型、一部の海水魚では袋状のものもある。^[45]
4. 流出路（OFT）：腹側大動脈に通じ、管状の動脈円錐、動脈球、またはその両方で構成される。^[45]動脈円錐は、典型的にはより原始的な種の魚に見られ、大動脈への血流を助けるために収縮するが、前球は収縮しない。^{[46] [48]}

弁はフラップ状の結合組織で構成されており、血液がコンパートメントを逆流するのを防ぎます。^[45]静脈洞と心房の間の弁は洞房弁と呼ばれ、心室収縮時に閉じます。^[45]心房と心室の間には房室弁と呼ばれる弁があり、動脈球と心室の間には球心室弁と呼ばれる弁があります。^{[45]動脈円錐には}半月弁がさまざまな数あります。^[46]

腹側大動脈は血液を鰓に送り、そこで血液は酸素化され、背側大動脈を通って体の他の部分へと流れます。（四肢動物では、腹側大動脈は2つに分かれており、半分は上行大動脈を形成し、もう半分は肺動脈を形成します。）^[41]

すべての脊椎動物の循環器系は閉鎖系です。魚類は最も単純な循環器系で、1つの回路のみで構成され、血液はえらの毛細血管を通って体組織の毛細血管に送られます。これは単循環循環として知られています。^[49]

成魚では、4つの区画は一列に並んでおらず、S字型に並んでおり、後者の2つの区画が前者の2つの区画の上に位置している。この比較的単純なパターンは、軟骨魚類と条鰭類に見られる。硬骨魚類では、動脈円錐は非常に小さく、心臓本体というよりは大動脈の一部と表現した方が正確である。動脈円錐は有羊膜類には存在せず、進化の過程で心室に吸収されたと考えられる。同様に、静脈洞は爬虫類や鳥類の一部に痕跡構造として存在するが、それ以外では右心房に吸収され、もはや区別できない。^[41]

骨頭上目 の魚類は、ウェーバー器官と呼ばれる構造を持っており、この構造により聴覚が向上する。この能力は骨頭上目の魚類の顕著な成功を説明するかもしれない。^{[50]この器官は、}ウェーバー耳小骨と呼ばれる一連の骨で構成されており、これは魚類の聴覚系を浮き袋につなぐ小さな骨の鎖である。^[51]耳小骨は、右耳と左耳の球形嚢を繋ぐリンパで満たされた横行管の隣にあるY字型のリンパ洞とガス袋壁をつないでいる。これにより、振動が内耳に伝達される。完全に機能するウェーバー器官は、浮き袋、ウェーバー耳小骨、前部脊柱の一部、およびいくつかの筋肉と靭帯で構成される。^[51]

魚類の生殖器官には、精巣と卵巣がある。ほとんどの種では、生殖腺は同程度の大きさの一対の器官であり、部分的または完全に融合している場合がある。^[52]生殖適応度を高めるさまざまな二次器官もある可能性がある。硬骨魚類では、生殖乳頭は肛門の後ろにある小さな肉質の管で、ここから精子や卵子が放出される。魚の性別は、多くの場合、乳頭の形状で判断できる。^[要出典]魚類の性別決定は固有の遺伝要因に依存しており、その後、特定のホルモンのレベルと細胞プロファイルの安定性を確保するフィードバック機構の遺伝子発現による性分化が続く。しかし、雌雄同体の種は例外で、適応度を最大化するために性分化の過程を変えることができる。魚類には、生殖腺の性別を決定するさまざまなメカニズムと、生殖腺機能の発達を助けるプロセスがある。生殖腺の性別は、細胞の自律的な遺伝メカニズム、内分泌、傍分泌、行動、環境シグナルなど、多くの要因によって影響を受けます。これにより、始原生殖細胞（PGC）は内部または外部の刺激を解釈して精原細胞または卵原細胞に成長することができます。^{[53]精巣における} 精子形成は、精原細胞が有糸分裂および減数分裂を経て精母細胞に分化するプロセスであり、減数分裂により染色体の数が半分になり、半数体の精子細胞が生成されます。精子形成の最終段階である精子形成では、半数体の精子細胞が精子に成長します。^[54]卵巣では、卵原細胞も卵形成中に有糸分裂および減数分裂を起こし、これにより一次卵母細胞、そして最終的に卵子が発生します。一次卵母細胞は分裂して二次卵母細胞と極体を形成し、その後二次卵母細胞は半数体卵母細胞へと発達する。^[55]

ほとんどの雄の魚は、同じ大きさの精巣を2つ持っています。サメの場合、右側の精巣の方が通常は大きいです。原始的な無顎魚は、体の正中線に位置する精巣を1つしか持っていませんが、これも胚における一対の構造の融合から形成されます。^[41]

一部の硬骨魚類の精巣である白膜は、堅い膜状の殻の下に、精細管と呼ばれる非常に細いコイル状の管を含んでいます。この精細管は細胞層（生殖細胞）で覆われており、思春期から老年期にかけて、精細胞（精子または雄性配偶子としても知られる）に成長します。成長中の精子は精細管を通って、精巣縦隔にある精巣網、輸出管、そして（種によって異なる）精巣上体へと移動し、そこで新しく作られた精細胞が成熟します（精子形成を参照）。精子は精管に移動し、最終的には筋肉の収縮によって尿道を通って尿道口から 排出されます。

しかし、ほとんどの魚類は精細管を持っていません。代わりに、精子は精子アンプルと呼ばれる球状の構造で生成されます。これらは季節的な構造で、繁殖期に内容物を放出し、その後体内に再吸収されます。次の繁殖期の前に、新しい精子アンプルが形成され、成熟し始めます。アンプルは、他の点では高等脊椎動物の精細管と本質的に同一であり、同じ範囲の細胞タイプを含みます。^[57]

精原細胞の分布という点では、硬骨魚類の精巣の構造には2つのタイプがある。最も一般的なタイプでは、精原細胞は精細管全体に沿って存在するが、アテリノモルファでは精原細胞はこれらの構造の遠位部に限定されている。魚類は嚢胞内の生殖細胞が精細管の内腔に放出される段階に関連して、嚢胞性または半嚢胞性の精子形成^{[定義が必要]を}示すことがある。^[52]

卵巣に見られる特徴の多くは、卵胞細胞や白膜の存在を含め、すべての脊椎動物に共通している。魚類の卵巣には、いつでも数百、あるいは数百万の受精卵が存在する可能性がある。新鮮な卵は、生涯を通じて生殖上皮から発生している可能性がある。黄体は哺乳類と一部の軟骨魚類にのみ見られ、他の種では、卵胞の残骸は卵巣によってすぐに吸収される。^[57]硬骨魚類の卵巣には、リンパで満たされた中空の空間があり、それが卵管に通じており、卵子が排出される。^[57]通常の雌の魚のほとんどは卵巣を 2 つ持っている。軟骨魚類の中には、右側の卵巣だけが完全に発達するものもある。原始的な無顎魚類と一部の硬骨魚類には、胚の中で一対の器官が融合して形成された卵巣が 1 つしかない。^[57]

魚類の卵巣には、ジムノバ卵巣、二次ジムノバ卵巣、嚢胞卵巣の3種類がある。最初のタイプでは、卵母細胞は体腔に直接放出され、次に卵管口に入り、排泄される。二次ジムノバ卵巣は卵子を体腔に放出し、そこから卵管に直接入る。3番目のタイプでは、卵母細胞は卵管を通って体外に運ばれる。^{[58]ジムノバ卵巣は、肺魚、チョウザメ、および}ガーパイクに見られる原始的な状態である。嚢胞卵巣はほとんどの硬骨魚類の特徴であり、卵巣腔は卵管と連続している。^{[52]二次ジムノバ卵巣は}サケ科魚類と他のいくつかの硬骨魚類 に見られる。

魚類は他の脊椎動物に比べて体の大きさに比べて脳がかなり小さく、同じ大きさの鳥類や哺乳類の脳の15分の1程度であるのが一般的である。^[59]しかし、一部の魚類は比較的大きな脳を持っており、最も顕著なのはモルミリッド類やサメで、体重に対する脳の大きさは鳥類や有袋類とほぼ同じである。^[60]

魚の脳はいくつかの領域に分かれています。前部には嗅覚葉があり、これは2本の嗅神経を介して鼻孔からの信号を受信して​​処理する一対の構造です。^[59]人間が空気中の化学物質の匂いを嗅ぐのと同様に、魚は味覚によって水中の化学物質の匂いを嗅ぎ分けます。ヌタウナギ、サメ、ナマズなど、主に匂いで狩りをする魚では、嗅覚葉は非常に大きくなります。嗅覚葉の後ろには2つの葉からなる終脳があり、これは高等脊椎動物の大脳に構造上相当します。魚類では、終脳は主に嗅覚に関係しています。^[59]これらの構造が一緒になって前脳を形成します。

前脳は間脳を介して中脳につながっています（図では、この構造は視葉の下にあるため見えません）。間脳はホルモンや恒常性に関連する機能を果たします。^[59]松果体は間脳の真上にあります。この構造は光を感知し、概日リズムを維持し、色の変化を制御します。^[59]中脳または中脳には2つの視葉が含まれています。これらは、ニジマスやシクリッドなど、視覚で狩りをする種では非常に大きくなります。^[59]

後脳または後脳は、特に水泳とバランスに関与している。^[59]小脳は単葉構造で、通常、脳の最大の部分である。^[59]ヌタウナギやヤツメウナギの小脳は比較的小さいが、モルミリッド類の小脳は大きく、電気感覚に関与していると思われる。^[59]

脳幹または脊髄脳は脳の後部です。^[59]脳幹は、少なくとも硬骨魚類においては、いくつかの筋肉や臓器を制御するだけでなく、呼吸や浸透圧調節も司っています。^[59]

脊索動物の中で、きちんとした脳を持つのは脊椎動物だけである。ナメクジウオでは背側神経索の前端がわずかに膨らんでいるが、脊椎動物のような眼やその他の複雑な感覚器官はない。他の脊索動物では頭化の傾向は見られない。^[9]中枢神経系は、体長に沿って走る中空の神経管を基盤としており、そこから末梢神経系が分岐して様々な系に神経を送る。神経管の前端は、壁が厚くなり脊髄の中心管が拡張することで拡張し、前脳、中脳、菱脳の3つの主要な脳胞が形成され、様々な脊椎動物グループでさらに分化している。^[61]ヌタウナギを除いて、中脳から突出した2つの側方に位置する眼が形成されるが、これは二次的な喪失である可能性がある。^{[62] [63]}ほとんどの四肢動物では前脳がよく発達しており、細分化されているが、多くの魚類と一部のサンショウウオでは中脳が優位である。前脳の小胞は通常対になっていて、哺乳類の大脳半球のような半球を形成している。^[61]その結果、中枢神経系の構造は、単一の中空の腹側神経索の上に一連の（多くの場合対になっている）小胞が並ぶという脊椎動物に特有のものである。^[9]

小脳の回路は、魚類、爬虫類、鳥類、哺乳類を含むすべての脊椎動物のクラスで類似しています。 ^{[64]また、}タコなどの発達した脳を持つ頭足動物にも類似の脳構造があります。^[65]これは、小脳が脳を持つすべての動物種にとって重要な機能を果たしている証拠と考えられています。

脊椎動物の種によって小脳の大きさや形は大きく異なる。両生類、ヤツメウナギ、ヌタウナギでは小脳はほとんど発達しておらず、後者2つのグループでは小脳は脳幹とほとんど区別がつかない。これらのグループには脊髄小脳が存在するが、その主要な構造は前庭小脳に対応する小さな一対の核である。^[57]

軟骨魚類と硬骨魚類の小脳は、非常に大きく複雑である。少なくとも1つの重要な点において、その内部構造は哺乳類の小脳とは異なっている。魚類の小脳には、独立した深部小脳核が存在しない。その代わりに、プルキンエ細胞の主な標的は、小脳皮質全体に分布する、哺乳類には見られないタイプの独特な細胞である。モルミリッド類（電気感受性が弱い淡水魚の科）の小脳は、脳の残りの部分を合わせたよりもかなり大きい。その最大の部分は弁と呼ばれる特別な構造で、これは非常に規則的な構造をしており、その入力の多くを電気感覚系から受け取る。^[66]

魚類や両生類のほとんどの種は、水中の圧力波を感知する側線系を持っている。側線器官からの主な入力を受け取る脳領域の1つである内側八方外側核は、顆粒細胞と平行繊維を持つ小脳のような構造をしている。電気感受性のある魚では、電気感覚系からの入力は背側八方外側核に送られ、これも小脳のような構造をしている。条鰭類（圧倒的に最大のグループ）では、視蓋に小脳のような層（辺縁層）がある。^[64]

ニューロンが「識別」されるのは、位置、神経伝達物質、遺伝子発現パターン、接続性など、同じ動物の他のすべてのニューロンと区別できる特性を持ち、同じ種に属するすべての個体生物が同じ特性セットを持つニューロンを1つだけ持っている場合です。^[67]脊椎動物の神経系では、この意味で「識別」されるニューロンはごくわずかです（人間では存在しないと考えられています）。より単純な神経系では、一部またはすべてのニューロンがこのようにユニークである可能性があります。^[68]

脊椎動物で最もよく知られているニューロンは、魚類の巨大なマウスナー細胞である。 ^[69]すべての魚類は2つのマウスナー細胞を持っており、脳幹の下部に1つと右側に1つずつある。各マウスナー細胞には軸索があり、交差して同じ脳レベルのニューロンを神経支配し、脊髄を通って下方に進み、その過程で多数の接続を形成する。マウスナー細胞によって生成されるシナプスは非常に強力であるため、1回の活動電位で大きな行動反応が発生する。数ミリ秒以内に魚は体をC字型に曲げ、次にまっすぐにして、急速に前進する。機能的には、これは迅速な逃避反応であり、魚の側線器官に当たる強い音波または圧力波によって最も簡単に引き起こされる。マウスナー細胞は魚類で確認されている唯一のニューロンではありません。脊髄の各節核に「マウスナー細胞類似体」のペアを含め、さらに約 20 種類あります。マウスナー細胞は単独で逃避反応を引き起こすことができますが、通常の行動では、他の種類の細胞が通常、反応の振幅と方向の形成に寄与します。

マウスナー細胞はコマンドニューロンと呼ばれている。コマンドニューロンは、特定の行動を単独で実行できるニューロンとして定義される、特定の種類のニューロンである。^[70]このようなニューロンは、さまざまな種の高速逃避システムに最も一般的に見られる。イカの巨大軸索とイカの巨大シナプスは、その巨大さから神経生理学の先駆的な実験に使用され、どちらもイカの高速逃避回路に関与している。しかし、コマンドニューロンの概念は、当初その説明に当てはまるように見えたニューロンの中には、実際には限られた状況でしか反応を誘発できないものもあったことを示す研究により、議論を呼んでいる。^[71]

免疫器官は魚の種類によって異なります。^[72]顎のない魚（ヤツメウナギやヌタウナギ）には、真のリンパ器官がありません。これらの魚は、他の器官内のリンパ組織領域に依存して免疫細胞を生成します。たとえば、赤血球、マクロファージ、形質細胞は、前腎（または前腎）と腸の一部（顆粒球が成熟する場所）で生成されます。これらはヌタウナギの原始的な骨髄に似ています。

軟骨魚類（サメやエイ）はより高度な免疫システムを持っています。軟骨魚類に特有の3つの特殊器官、生殖腺を取り囲む上生殖器官（哺乳類の骨に似たリンパ組織）、食道壁内のライディッヒ器官、腸内のらせん弁があります。これらの器官には、典型的な免疫細胞（顆粒球、リンパ球、形質細胞）が入っています。また、識別可能な胸腺とよく発達した脾臓（最も重要な免疫器官）があり、さまざまなリンパ球、形質細胞、マクロファージが成長して貯蔵されます。

軟骨魚類（チョウザメ、ヘラチョウザメ、ビキル）は、中枢神経系を囲む膜である髄膜に関連する塊の中に、顆粒球を生産する主要な部位を持っています。これらの魚の心臓は、リンパ球、網状細胞、および少数のマクロファージを含む組織で覆われていることがよくあります。軟骨腎は重要な造血器官であり、赤血球、顆粒球、リンパ球、およびマクロファージが発達する場所です。

軟骨魚類と同様に、硬骨魚類（硬骨魚類）の主な免疫組織には腎臓（特に前腎）があり、そこには多くの異なる免疫細胞が収容されている。^[73]さらに、硬骨魚類は胸腺、脾臓、および粘膜組織（皮膚、鰓、腸、生殖腺など）内に散在する免疫領域を有する。哺乳類の免疫系と同様に、硬骨魚類の赤血球、好中球、顆粒球は脾臓に存在すると考えられているが、リンパ球は胸腺に存在する主要な細胞タイプである。^{[74] [75]} 2006年、哺乳類と同様のリンパ系が硬骨魚類の一種であるゼブラフィッシュで説明された。まだ確認されていないが、この系はおそらく、刺激を受けていないナイーブT細胞が抗原に遭遇するのを待つ間に蓄積する場所であろう。^[76]

• ヘルフマン、G.; コレット、B.; フェイシー、D. (1997)。魚類の多様性（第 1 版）。ワイリー ブラックウェル。ISBN 978-0-86542-256-8。

• Mongabay.com 魚の解剖学 Mongabay
• 驚くべき魚のX線写真、スミソニアン博物館展示、LiveScience、2011年6月13日。