なぜ魚は、淡水でも海水でも体内の塩分濃度を保てるのか？

2026年9月9日

魚は一日中、水に囲まれて暮らしています。それでも体内の水分や塩分が周囲の水と同じ濃度になるわけではありません。多くの真骨魚では、血液などの体液の塩分濃度は淡水より高く、海水より低い一定範囲に保たれています。

そのため、淡水では水が体内へ入りすぎ、塩類が外へ失われやすくなります。反対に海水では、体内の水が外へ出ていき、塩類が入りすぎる方向に力が働きます。魚はこの正反対の問題に対して、鰓・腎臓・腸などを使い分けながら体液の濃さを調節しています。

この仕組みを「浸透圧調節」と呼びます。魚の塩分調節は、単に塩を出し入れするだけではなく、水の移動とイオンの移動を同時に制御する仕組みなのです。

なぜ水と塩は勝手に出入りしようとするのか

魚の体表や鰓は、外界の水と体液を完全に遮断しているわけではありません。特に鰓は呼吸のために薄い上皮を通して大量の水と接するため、水やイオンの移動が起こりやすい場所です。

水は、溶けている物質の濃度が低い側から高い側へ移動しようとします。この水の移動を生み出す差が浸透圧です。

多くの真骨魚では、体液の浸透圧は海水のおよそ3分の1程度です。そのため、淡水では魚の体液のほうが濃く、海水では周囲の水のほうが濃いという逆の関係になります。

同時に、ナトリウムイオンや塩化物イオンなどの塩類も、濃度差や電気的な力によって移動しようとします。魚はこうした自然な移動をそのままにせず、必要な場所で能動的にイオンを運び、体液の濃度を一定範囲に保っています。

淡水魚では「水が入りすぎ、塩が逃げる」

淡水は魚の体液よりもはるかに薄いため、淡水魚では外から水が体内へ入りやすくなります。一方、体内のナトリウムや塩化物などのイオンは外へ失われやすい状態です。

そのため淡水魚は、基本的に大量の水を飲む必要がありません。むしろ体内へ自然に入ってくる余分な水を外へ出す必要があります。

腎臓では、多量の薄い尿をつくることで余分な水を排出します。ただし、水と一緒に必要な塩類まで大量に失わないよう、尿をつくる過程でイオンを回収します。

さらに重要なのが鰓です。淡水には塩類が少ないため、魚は受け身の拡散だけでは必要なイオンを得られません。そこで鰓にある特殊な細胞が、周囲の水からナトリウムや塩化物などを能動的に取り込みます。

鰓の「イオン細胞」が塩類を運ぶ

魚の鰓には、イオン細胞、あるいはミトコンドリアに富む細胞と呼ばれる細胞があります。以前は「塩類細胞」や「塩化物細胞」と呼ばれることも多かった細胞です。

これらの細胞には、細胞膜をまたいでイオンを動かす輸送体やポンプが多く配置されています。その代表がNa⁺/K⁺-ATPaseです。この酵素はATPのエネルギーを使い、細胞内外のナトリウムとカリウムの濃度差をつくります。

この濃度差が、ほかのイオン輸送体を動かす駆動力になります。淡水魚では、イオン細胞が水中のわずかなナトリウムや塩化物を体内へ取り込む方向に働きます。

魚種によって使われる輸送体の組み合わせは異なりますが、「鰓のイオン細胞が体液と外界の間でイオンを能動輸送する」という点は、魚類の浸透圧調節を理解する中心です。

海水魚では「水が逃げ、塩が入りすぎる」

海水では状況が逆になります。周囲の海水のほうが魚の体液より濃いため、魚の体から水が外へ失われやすくなります。

さらに、ナトリウムや塩化物などは海水に大量に含まれているため、体内へ入りすぎる問題も生じます。

そこで多くの海産真骨魚は海水を飲みます。一見すると、塩分の濃い水を飲めば問題が悪化しそうですが、腸で塩類を吸収する仕組みを利用して水を一緒に体内へ取り込み、水分を確保します。

ただし、飲んだ海水からは大量の塩も入ってきます。その余分なナトリウムや塩化物は、主に鰓のイオン細胞から海水中へ排出されます。

海水魚の鰓では、イオン輸送の向きが反対になる

淡水魚では鰓が塩を取り込む重要な場所ですが、海水魚では鰓が余分な塩を捨てる重要な場所になります。

海水型のイオン細胞では、Na⁺/K⁺-ATPaseなどがつくる電気化学的な勾配を利用して、塩化物イオンを細胞内へ集め、鰓の表面側から海水へ排出します。ナトリウムもそれに伴って外へ移動します。

つまり同じ「鰓」という器官でも、淡水と海水ではイオン輸送の向きが大きく変わります。

魚の浸透圧調節研究では、こうした鰓のイオン細胞の機能変化が重要なテーマになってきました。東京大学の魚類研究でも、淡水型と海水型で塩類細胞の機能や形態が変化することが詳しく調べられています。

腸は海水魚の水分確保に重要

海水魚が飲み込んだ海水は、そのまま体内へ入るわけではありません。消化管を通る間にイオン組成が変化し、腸から水が吸収されます。

腸ではナトリウムや塩化物などの輸送によって浸透圧差をつくり、水が上皮を越えて体内へ移動しやすい状態をつくります。

海産真骨魚にとって、海水を飲み、腸で水を吸収することは脱水を防ぐための基本的な仕組みです。海外の生理学研究でも、腸による水輸送は海水環境への適応の中心的な要素として扱われています。

腎臓は水だけでなくイオンも選別する

腎臓も淡水魚と海水魚で役割の重点が変わります。

淡水魚では体内へ入りすぎる水を出す必要があるため、多量の薄い尿をつくります。その一方で、体内に必要なイオンはできるだけ再吸収します。

海水魚では水を失いたくないため、一般に尿量は少なくなります。また、海水から取り込まれたマグネシウムや硫酸イオンなど、一部の二価イオンの排出では腎臓が重要な役割を果たします。

このように、鰓・腸・腎臓はそれぞれ独立に働くのではなく、水とイオンの収支が全身としてつり合うように協調しています。

海と川を行き来する魚は、仕組みを切り替える

サケやウナギのように淡水と海水を行き来する魚は、環境の塩分が大きく変わっても生きられます。このような魚を広塩性魚と呼びます。

広塩性魚では、淡水へ移ると塩を取り込む仕組みが強まり、海水へ移ると塩を排出する仕組みが強まります。鰓のイオン細胞では、細胞の数や大きさ、輸送体の種類や量が変化します。

この切り替えは瞬間的ではなく、環境変化を感知してから数時間から数日以上かけて進みます。ホルモンも重要で、淡水適応や海水適応に応じて内分泌系が鰓・腎臓・腸の働きを調節します。

つまり、広塩性魚が川と海を行き来できるのは、同じ仕組みを固定して使っているからではなく、環境に合わせて浸透圧調節器官の働きを組み替えられるからです。

魚はなぜ体液の濃さを一定にする必要があるのか

体液の塩分濃度が大きく変わると、細胞の内外で水が移動し、細胞が膨らんだり縮んだりします。また、神経や筋肉が働くために必要なナトリウム、カリウム、カルシウムなどの濃度も乱れます。

酵素や膜タンパク質も、周囲のイオン濃度やpHが大きく変化すると正常に働きにくくなります。

そのため魚は、外の水の塩分濃度が変わっても、体内の環境を比較的一定に保つ必要があります。これは生命活動を安定させる「恒常性」の一つです。

サメやエイは真骨魚とは違う方法を使う

ここまで説明した仕組みは、主に多くの真骨魚に当てはまります。サメやエイなどの軟骨魚類では方法が異なります。

サメやエイは体液中に尿素などを高濃度で保持し、体液の浸透圧を海水に近づけています。そのため、海産真骨魚ほど強く水を失う状況にはなりません。

一方で、余分な塩化ナトリウムは直腸腺などから排出します。魚類全体を一つの浸透圧調節方式で説明できるわけではない点には注意が必要です。