なぜ魚の塩分調節は、種類や生息環境によって仕組みが違うのか？

2026年9月9日

魚は淡水、海水、汽水、河口、塩湖など、塩分濃度が大きく異なる水域に暮らしています。しかし、周囲の水に合わせて体液の濃さがそのまま変わるわけではありません。多くの魚は、細胞が正常に働けるように体内の水分とイオン濃度を一定の範囲へ保っています。

ただし、その方法は魚類全体で同じではありません。淡水の真骨魚は体内へ入りすぎる水を捨てながら塩類を取り込み、海産真骨魚は失われる水を補うため海水を飲みながら余分な塩を排出します。淡水と海水を行き来する魚は、環境に応じて鰓のイオン輸送を切り替えます。さらにサメやエイなどの軟骨魚類は、尿素を体内へ高濃度に保持するという真骨魚とは異なる方法を使います。

つまり魚の塩分調節の違いは、周囲の水と体液の浸透圧差、魚が属する系統、移動する環境の幅によって生まれています。

塩分調節では「水」と「イオン」を同時に考える

魚の体液には、ナトリウム、塩化物、カリウムなどのイオンが溶けています。多くの真骨魚では、体液の浸透圧はおよそ300 mOsm/kg程度に保たれ、海水のおよそ3分の1です。

そのため淡水では魚の体液の方が周囲より濃く、海水では周囲の海水の方が体液より濃くなります。この濃度差によって、水とイオンは魚の体表、特に薄い上皮をもつ鰓を通して移動しようとします。

淡水では水が魚の体内へ入り、塩類は外へ失われやすくなります。海水では反対に、水が体外へ出ていき、塩類が体内へ入りやすくなります。

魚はこの受動的な移動に対抗するため、鰓、腎臓、腸などを使って水とイオンの出入りを調節します。生息環境が違えば、解決すべき問題が逆になるため、器官の働きも変わるのです。

淡水の真骨魚は「塩を取り込み、水を捨てる」

淡水は魚の体液より非常に薄いため、淡水魚では水が体内へ入り続ける方向に働きます。一方、ナトリウムや塩化物などのイオンは体内から淡水へ失われやすくなります。

そこで多くの淡水魚は、基本的に大量の水を飲みません。体内へ自然に入ってくる余分な水を腎臓から多量の薄い尿として排出します。

しかし尿と一緒に必要なイオンまで捨ててしまっては体液を維持できません。腎臓では必要な塩類を再吸収し、さらに鰓にあるイオン細胞が淡水中の少ないナトリウムや塩化物を能動的に取り込みます。

イオン細胞にはNa⁺/K⁺-ATPaseなどの輸送タンパク質が多く存在し、ATPのエネルギーを使って細胞内外のイオン勾配を作ります。その勾配を利用して、水中の低濃度のイオンを体内へ集めることができます。

同じ淡水でも、イオンの少なさやpHによって難しさが違う

淡水といっても、すべて同じ水質ではありません。カルシウムやナトリウムが比較的多い硬水もあれば、溶けているイオンが非常に少ない軟水もあります。酸性の河川やアルカリ性の湖もあります。

周囲のイオン濃度が極端に低ければ、鰓から必要な塩類を取り込むのはより難しくなります。酸性環境では、水素イオン濃度の変化がナトリウム取り込みや鰓上皮の透過性へ影響する場合もあります。

そのため淡水魚の中でも、どの輸送体を強く働かせるか、鰓上皮をどの程度イオンが通りにくい状態へ保つかなどに違いがあります。

日本の魚類生理学研究では、魚が暮らす水域を淡水・海水だけでなく、軟水・硬水、酸性水・アルカリ水など多様なイオン環境として捉え、鰓の塩類細胞がそれぞれの条件への適応に重要であることが整理されています。

海産真骨魚は「水を取り込み、塩を捨てる」

多くの海産真骨魚では、周囲の海水の方が体液より濃いため、水が体から外へ失われる方向に働きます。そこで海水魚は、脱水を防ぐために海水を飲みます。

飲んだ海水は消化管へ入り、腸でナトリウムや塩化物などの輸送とともに水が吸収されます。これによって、海水中でも体内の水分を補うことができます。

ただし、海水を飲めば大量の塩類も入ってきます。余分なナトリウムと塩化物は、主に鰓のイオン細胞から海水へ排出されます。

海水型のイオン細胞では、Na⁺/K⁺-ATPase、Na⁺-K⁺-2Cl⁻共輸送体、CFTR塩化物チャネルなどが協調して塩化物を外へ送り出します。ナトリウムも電気的な勾配に従って外へ移動します。

つまり淡水魚と海水魚では、同じ鰓のイオン細胞でも、イオンを運ぶ方向が大きく異なります。

海水魚の腎臓は、淡水魚とは重点が違う

淡水魚では大量の水を捨てることが重要ですが、海水魚では水をできるだけ失わないことが重要です。そのため、多くの海産真骨魚は比較的少量の尿をつくります。

また、海水を飲むとマグネシウムや硫酸イオンなども体内へ入ります。これらの二価イオンの一部は腎臓から排出されます。

このように腎臓も、淡水では「余分な水を出しながら塩を守る」働きが中心となり、海水では「水を節約しながら特定のイオンを排出する」方向へ機能の重点が変わります。

鰓だけを見るのではなく、腸と腎臓を含む全身の水・イオン収支として見ることが重要です。

汽水や河口を利用する魚は、仕組みを切り替えられる

淡水と海水の境界にある汽水域では、雨、潮汐、河川流量などによって塩分が大きく変化します。このような環境で生活するには、固定された一つの浸透圧調節方式だけでは対応しにくくなります。

そこで、幅広い塩分環境へ適応できる「広塩性魚」では、鰓、腎臓、腸の働きを環境に応じて切り替える能力が発達しています。

モザンビークティラピアはその代表的な研究材料です。淡水ではイオン細胞が塩類を取り込む方向へ働き、海水へ移すと塩類を排出する細胞構成や輸送体の発現へ変化します。

この切り替えは、同じ細胞が瞬間的に逆回転するだけではありません。既存のイオン細胞が機能を変えたり、新しいタイプの細胞が増えたり、輸送タンパク質の量や配置が変化したりします。

サケやウナギは、回遊に合わせて塩分調節を準備する

サケやウナギのように淡水と海水を行き来する魚では、塩分調節の切り替えが生活史そのものに組み込まれています。

サケの幼魚が川から海へ下る前には、海水で余分な塩を排出しやすいように鰓のNa⁺/K⁺-ATPase活性やイオン細胞の状態が変化します。これはスモルト化と呼ばれる一連の変化の一部です。

ウナギでも、成長場所から海の産卵場へ向かう段階で、海水適応に適した鰓や腎臓の機能へ切り替わります。

この変化にはコルチゾル、成長ホルモン、プロラクチンなど複数のホルモンが関わります。塩分環境が変わってから初めて対応するだけでなく、回遊時期に合わせて体が事前に準備する魚もいるのです。

広塩性魚と狭塩性魚では、耐えられる塩分範囲が違う

すべての魚が淡水と海水の両方で暮らせるわけではありません。

広い塩分範囲へ適応できる魚を広塩性魚と呼び、反対に限られた塩分範囲でしか安定して生活できない魚を狭塩性魚と呼びます。

この違いには、イオン細胞の可塑性、腎臓や腸の調節能力、ホルモン応答、細胞そのものが浸透圧変化へ耐える能力などが関わります。

広塩性魚では環境変化に応じて複数の生理機構を切り替えられますが、その切り替えには時間とエネルギーが必要です。極端に急な塩分変化では、広塩性魚でも調節が追いつかないことがあります。

サメやエイは、真骨魚とは違って尿素を利用する

サメやエイなどの軟骨魚類では、海産真骨魚とは異なる浸透圧調節方式が発達しています。

多くの海産サメ・エイは、体液中に尿素を高濃度で保持します。尿素などの有機浸透圧物質によって体液の浸透圧を海水に近い、あるいはわずかに高い状態へ上げることで、真骨魚のように強く水を失い続ける状況を避けています。

尿素は高濃度ではタンパク質の構造へ影響するため、軟骨魚類ではトリメチルアミンオキシドなど、尿素の作用を補う物質も重要です。

一方、体内へ入った余分なナトリウムと塩化物は、腎臓だけでなく「直腸腺」という塩類排出器官から濃いNaCl溶液として排出されます。

つまり海産真骨魚が主に鰓から塩を排出するのに対し、多くの海産軟骨魚類では尿素保持と直腸腺による塩排出を組み合わせます。

淡水へ入るサメでは、尿素の使い方も変わる

サメやエイはすべて海水専用というわけではありません。オオメジロザメのように海と川を行き来できる種類や、淡水に定住するエイ類もいます。

広塩性の軟骨魚類が淡水へ入ると、海水中と同じ濃度の尿素を保持する必要はなくなります。そのため体液中の尿素やNaCl濃度を下げ、腎臓や直腸腺の働きも変化させます。

淡水に完全適応したポタモトリゴン科の淡水エイでは、尿素への依存が大きく減少した種類も知られています。

この例からも、塩分調節は「サメ方式」「真骨魚方式」と完全に固定されたものではなく、それぞれの系統の中でも生息環境に応じて変化してきたことが分かります。

塩分調節の違いは、魚が進出できる環境を左右する

魚が新しい水域へ進出するには、餌や水温だけでなく、体液を保てることが必要です。

海水魚が淡水へ入れば、水の流入と塩類の損失が急に増えます。淡水魚が海水へ入れば、脱水と塩類の過剰流入が起こります。これに対応できなければ、細胞の体積、神経や筋肉の電気活動、酵素機能などが乱れます。

そのため浸透圧調節能力は、魚の分布や回遊可能範囲を決める重要な生理的条件です。

一方、広塩性を獲得すると河口や汽水域を利用でき、淡水と海水の異なる資源を生活史の中で使い分けることも可能になります。

どの方式が最も優れているのか

淡水型、海水型、広塩性型、尿素を利用する軟骨魚型のどれか一つが、すべての環境で最も優れているわけではありません。

淡水魚の仕組みは薄い水から塩類を回収するのに適していますが、海水へ移れば大量の塩を排出する能力が必要です。海産真骨魚の仕組みは海水で有効ですが、淡水では水を大量に排出しながらイオンを取り込む方向へ変えなければなりません。

広塩性魚は幅広い塩分へ対応できますが、器官や細胞を切り替えるための生理的コストがあります。軟骨魚類の尿素方式も、尿素合成と保持に特有の代謝機構を必要とします。

つまり各方式は、それぞれの魚が進化してきた系統と生活環境の中で成立した異なる解決法なのです。