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ひれ (魚類ぎょるい)

出典しゅってん: フリー百科ひゃっか事典じてん『ウィキペディア(Wikipedia)』
むねひれから転送てんそう
ほねるいハダカイワシられるひれじょう部位ぶい名称めいしょう
(1) むねひれ(一対いっつい), (2) はらひれ (一対いっつい), (3) 背鰭せびれ,
(4) あぶらひれ, (5) しりひれ, (6) 尾鰭おびれ

ひれ(ひれ えい:fin)とは、一般いっぱんてき魚類ぎょるいもっと区別くべつしやすい解剖かいぼうがくてき特徴とくちょうひとつである。からだから複数ふくすうひれとげひれじょう構成こうせいされ、皮膚ひふがそれらをおおうととも一体いったい結合けつごうしており、大半たいはん硬骨魚こうこつぎょつなられるものではみずかきがあったり、サメひとしられるものではひれあしのついた形状けいじょうである。尾鰭おびれのぞいて魚類ぎょるいひれ背骨せぼね直接ちょくせつつながっておらず、とげでつながり筋肉きんにくのみでささえられている。おも機能きのうさかなおよさい補助ほじょである。

さかな様々さまざま部位ぶいにあるひれは、前進ぜんしん旋回せんかい直立ちょくりつ姿勢しせい維持いじ停止ていしといった様々さまざま目的もくてき使用しようされる。魚類ぎょるい大半たいはんかく部位ぶいひれおよさい使つかうが、トビウオ滑空かっくうしたりカエルアンコウ海底かいていうのにはむねひれ活用かつようする。これ以外いがい目的もくてきでもひれ使用しようされることがある。ゆうのサメやカダヤシ精子せいしおくむために変容へんようしたひれ使つかい、オナガザメ獲物えもの気絶きぜつさせるのに尾鰭おびれ使つかい、チョウチンアンコウ背鰭せびれだい1とげ竿ざおのように使つかって獲物えものさそったりする。

種類しゅるい

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どの種類しゅるいひれかんしても、進化しんか過程かていでこの特定とくていひれうしなわれた魚類ぎょるいしゅ存在そんざいする。

むねひれ
(きょうき・むなびれ)
一対いっついむねひれ左右さゆうどちらがわにもあり、通常つうじょうえらぶたのすぐうしろにある。これは四肢しし動物どうぶつでいう前肢ぜんし相当そうとうする。
  • 一部いちぶさかな高度こうど発達はったつしたむねひれ特異とくい機能きのうは、サメなどの一部いちぶさかな深度しんど維持いじするさい補助ほじょとなる力強ちからづよ揚力ようりょくしたり、トビウオの「飛行ひこう」をも可能かのうにしている。
  • おおくのさかなで、むねひれ歩行ほこう補助ほじょをしており、とく一部いちぶのチョウチンアンコウやトビハゼのローブじょうひれがそうである。
  • むねひれ特定とくていひれじょうは、ホウボウセミホウボウなどで、おうぎみたいな突出とっしゅつ適応てきおうする場合ばあいがある 。
    • マンタとその近親きんしんしゅの「かく」はあたまひれ(とうき・あたまびれ)とばれている。実際じっさいにはこれはむねひれ前部ぜんぶ変化へんかしたものである。
はらひれ
(ふっき・はらびれ)
一対いっついはらひれ通常つうじょう腹部ふくぶしたむねひれうしろにあるが、むねひれまえ配置はいちされている魚類ぎょるいおおい(れい:タラ)。四足しそく動物どうぶつでいう後肢あとあし相当そうとうする。はらひれさかな水中すいちゅう上下じょうげうごいたり、するどきをえたり、きゅう停止ていしするさい補助ほじょおこなっている。
  • ハゼでは、はらひれ単一たんいつ吸盤きゅうばん融合ゆうごうすることがおおい。これは物体ぶったいにくっつく目的もくてき使用しようされる[1]
  • はらひれさかなはらめん沿って様々さまざま位置いちりができる。先祖せんぞ腹部ふくぶ配置はいちたとえばミノーられる。胸部きょうぶ配置はいちマンボウで、頸部配置はいち骨盤こつばんむねひれ前方ぜんぽうにある時期じきカワメンタイられる[2]
背鰭せびれ
(はいき・せびれ)
サメのびれ
チャブ背鰭せびれ
背鰭せびれ背中せなかにある。さかな最大さいだい3つの背鰭せびれっている。背鰭せびれさかなよこれから保護ほごし、きゅう旋回せんかいきゅう停止ていし補助ほじょをする。
  • チョウチンアンコウでは、背鰭せびれ前部ぜんぶ誘引ゆういん突起とっき(イリシウムやエスカとばれる)に変化へんかしており、これは竿ざおルアーひとしい生物せいぶつがくてき機能きのうつ。
  • 背鰭せびれささえるほねは担鰭こつ(たんきこつ)とばれる。
しりひれ
(でんき・しりびれ)
しりひれはらがわ肛門こうもんよりうしろにある。このひれ遊泳ゆうえいちゅうさかなたい安定あんていさせるのに使つかわれる。
あぶらひれ
(しき・あぶらびれ)
マスあぶらひれ
あぶらひれとは、背鰭せびれ後方こうほう背部はいぶかつ尾鰭おびれのすぐ手前てまえにあるやわらかい肉質にくしつひれである。おおくの魚類ぎょるいには存在そんざいしないが、31の正真しょうしんこつのうちの9つ(サケスズキハダカイワシヒメワニトカゲギスサケキュウリウオカラシンナマズニギス[3]発見はっけんされている。これら魚類ぎょるい有名ゆうめい代表だいひょうとしてサケやナマズがいる。

あぶらひれ機能きのうには若干じゃっかんなぞめいたところがある。孵化ふか養殖ようしょくじょう飼育しいくされたさかなしるしけとして頻繁ひんぱんられるが、2005ねんのデータではあぶらひれ除去じょきょされたマスは頻度ひんどが8%たかいことがしめされた[4][5]。2011ねん発表はっぴょうされた追加ついか情報じょうほうでは、このひれ接触せっしょくおと圧力あつりょく変化へんかといった刺激しげき検出けんしゅつ対応たいおうきわめて重要じゅうようだと示唆しさしている。カナダの研究けんきゅうしゃたちひれ内部ないぶ神経しんけいネットワークを特定とくていし、感覚かんかく機能きのうゆうする可能かのうせいたかいことを指摘してきしているが、それを除去じょきょした結果けっかがどうなるかはまだ正確せいかくかっていない[6][7]

2013ねん比較ひかく研究けんきゅうあぶらひれことなる2つの行程こうてい発達はったつしうることをしめした。1つはサケがた行程こうていで、あぶらひれ幼生ようせいひれから正中せいちゅうひれ同時どうじおなじように発達はったつする。もう1つはカラシンがた行程こうていで、これは幼生ようせいひれちいさくなって正中せいちゅうひれ発達はったつしたのちあぶらひれおくれて発達はったつする。カラシンがた発達はったつがあるということはあぶらひれが「幼生ようせいひれのこりがたんたたまれたものではない」ことを示唆しさしており、あぶらひれには機能きのうがないとする見解けんかいでは辻褄つじつまわないとのせつとなえられている[3]

2014ねん発表はっぴょうされた研究けんきゅうは、あぶらひれ収斂しゅうれん進化しんかであることを指摘してきしている[8]

尾鰭おびれ
(びき・おびれ)


尾鰭おびれがらはしにあり、推進すいしん使つかわれる(推力すいりょく#水中すいちゅう動物どうぶつ推力すいりょく参照さんしょう)。

(A)-いびつ(Heterocercal)とは、脊椎せきついこつまでびてうえながいもの(サメなどにられる)をす。上下じょうげながさがいちじるしくことなるのでともう。

  • 脊柱せきちゅうしもまでびて、したながかたちぎゃくひずみ(Hypocercal,Reversed Heterocercal)もある[9]。これはビルケニアなどのかけかぶとられた。

(B)-原始げんし(Protocercal)とは、脊椎せきついこつさきまでびて形状けいじょう対称たいしょうてきながらもひれびていないもの(ナメクジウオられる)をす。

(C)-せい(Homocercal) は、一見いっけんすると対称たいしょうえるが、実際じっさい脊椎せきついこつがごくみじか距離きょりだけひれうえびている(ひだり写真しゃしん参照さんしょう)。

(D)-はらただし(Diphycercal)とは、脊椎せきついこつ先端せんたんまでびて対称たいしょうがたびているもの(ポリプテルス肺魚はいぎょヤツメウナギシーラカンスなどにられる)をす。古生代こせいだい魚類ぎょるいだい部分ぶぶんはらただしてきひずみだったとされている[10]

現代げんだい魚類ぎょるいだい部分ぶぶん硬骨魚こうこつぎょ)はせいである。その尾鰭おびれえん様々さまざま形状けいじょうをとりうる。

  • 円形えんけい
  • 截形先端せんたん多少たしょうなりとも垂直すいちょく形状けいじょう(サケなど)
  • またがた先端せんたんまたとがっている
  • 湾入わんにゅうがた先端せんたんわずかに内側うちがわへカーブしているもの
  • さんにち月形つきがた三日月みかづきのような形状けいじょう
がら隆起りゅうきえん
(びへいりゅうきえん)


しょうはなれひれ
(しょうりき)
高速こうそくおよぐタイプの一部いちぶさかなには、尾鰭おびれのすぐ前方ぜんぽう水平すいへいがら隆起りゅうきえんがある[11]ふねキール同様どうよう、これはがわかた隆起りゅうきであり、一般いっぱんてきにはうろこかぶと構成こうせいされ、尾鰭おびれ安定あんていせい支持しじりょくあたえる。一対いっつい隆起りゅうきがあるなら左右さゆうかくがわに1つずつ、たいだと上下じょうげくわわることがある。

しょうはなれひれとは、一般いっぱん背鰭せびれおよびしりひれ後方こうほうにあるちいさなひれである(ポリプテルスには、背鰭せびれめんにのみしょうはなれひれがありしりひれにはない)。マグロマカジキといった一部いちぶ魚類ぎょるいでは、それらにひれじょうがなく、めたりもできず、背鰭せびれおよびしりひれさい後部こうぶ尾鰭おびれあいだられる。

硬骨魚こうこつぎょ

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じょうひれつな骨格こっかく

硬骨魚こうこつぎょ硬骨魚こうこつぎょつなばれる分類ぶんるいぐん形成けいせいする。かれらはかたほねつくられた骨格こっかくち、軟骨なんこつつくられた骨格こっかく軟骨なんこつぎょつなとは対照たいしょうてきである。硬骨魚こうこつぎょつなじょうひれつなにくひれもうけられる。魚類ぎょるい大半たいはんじょうひれつなで、30,000しゅえる非常ひじょう多様たよう豊富ほうふなグループであり、これは現存げんそんする脊椎動物せきついどうぶつ最大さいだい分類ぶんるい階級かいきゅうである。とおむかしにはにくひれもう大量たいりょうにいたが、現在げんざいではほとんど絶滅ぜつめつしており現生げんなましゅは8しゅだけとなっている。硬骨魚こうこつぎょにはひれとげ鱗状りんじょうひれじょうばれるひれじょうっている。一般いっぱんてきかれらはぶくろ)をっており、これで魚類ぎょるいひれ使つかわずとも浮沈ふちんあいだにあたる中立ちゅうりつなバランスを維持いじできる。しかしながら、鰾がさかなおおく、とく注目ちゅうもくすべきはハイギョで、これは鰾に進化しんかした硬骨魚こうこつぎょ共通きょうつう祖先そせんとして唯一ゆいいつ現生げんなまする原始げんしてきはいゆうする魚類ぎょるいである。また硬骨魚こうこつぎょにはえらぶたがあり、これはひれ使つかわずにおよぐための息継いきつぎを補助ほじょしている。

にくひれるい

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にくひれもうさかなは、このシーラカンスのように肉質にくしつみみたぶじょうひれ複数ふくすうそなえている。おおくのひれっているため、シーラカンスは機動きどうせいたか水中すいちゅうでほぼどんな方向ほうこうにもからだけることができる。

にくひれるいにくひれもうばれる硬骨魚こうこつぎょ一種いっしゅである。それらは肉質にくしつみみたぶじょうたいひれゆうしており、単一たんいつほね身体しんたいつながっている[12]にくひれるいひれのあらゆる魚類ぎょるいひれことなっており、それぞれにくあつみみたぶじょうひれ身体しんたいからている。むねひれしりひれには四肢ししのそれをおもわせる関節かんせつがある。これらのひれが、四肢ししゆうする最初さいしょ陸生りくせい脊椎動物せきついどうぶつである両生類りょうせいるい進化しんかしたとされている。かれらはまた、じょうひれつな単一たんいつ背鰭せびれとは対照たいしょうてきに、別々べつべつ基底きていそなえた2つの背鰭せびれゆうする。

シーラカンス現生げんなまするにくひれるいさかなである。やく4おく8ひゃくまんねんまえデボン初期しょきに、ほぼ現在げんざいかたち進化しんかしたとかんがえられている[13]。シーラカンスの移動いどうはそのたね独特どくとくなものである。うごまわるために、シーラカンスはもっと一般いっぱんてきには上昇じょうしょうまたは下降かこうする水流すいりゅう漂流ひょうりゅう利用りようする。かれらは水中すいちゅうでの移動いどう安定あんていさせるのにたいひれ使つかう。一方いっぽう海底かいていではいかなる種類しゅるい移動いどうでもたいひれ使用しようされることはない。シーラカンスは尾鰭おびれ使つかうことできゅう発進はっしんするための推力すいりょくみだせる。ひれかずおおいため、シーラカンスは機動きどうせいたかくて水中すいちゅうでほぼどんな方向ほうこうにもからだけることができる。かれらはぎゃくおよぎやおなかうえにしておよいでいるところも目撃もくげきされている。吻側器官きかんがシーラカンスに電気でんきてき知覚ちかくあたえ、障害しょうがいぶつ周辺しゅうへんでのうごきを補助ほじょしているとかんがえられている[14]

じょうひれるい

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コダラじょうひれるいで、3つの背鰭せびれと2つのしりひれつ。

じょうひれるいじょうひれもうばれる硬骨魚こうこつぎょ一種いっしゅである。そのひれにはひれとげまたはひれじょう内包ないほうされている。ひれには、とげじょうだけのもの、軟条だけのもの、両方りょうほうわせたものが存在そんざいする。両方りょうほう存在そんざいする場合ばあいとげじょうつね前側まえがわにある。とげ一般いっぱんてきかたくてするどい。じょう一般いっぱんてき柔軟じゅうなん分節ぶんせつしており、ぶんえだする場合ばあいもある。この分節ぶんせつは、じょうとげとを分別ふんべつするおも差異さいである。とげ特定とくていしゅにおいて柔軟じゅうなん場合ばあいもあるが、けっして分節ぶんせつすることはない。

ひれとげには様々さまざま用途ようとがある。ナマズでは防御ぼうぎょ態勢たいせいにそれが活用かつようされる。おおくのナマズには外側そとがわとげ固定こていする能力のうりょくがある。またモンガラカワハギは(捕食ほしょくしゃに)きずりされないよう隙間すきま自分じぶん自身じしん固定こていする目的もくてきひれとげ活用かつようする。

鱗状りんじょうひれじょう一般いっぱんてき骨質こっしつ構成こうせいされるが、ケイロレピスなど初期しょき硬骨魚こうこつぎょつなでは象牙ぞうげしつエナメルしつのものもあったとされている[15]。それらは分節ぶんせつすると、一連いちれん円盤えんばん次々つぎつぎかさなったように出現しゅつげんする。それは真皮しんぴうろこから派生はせいした可能かのうせいもある[15]ひれじょう形成けいせい遺伝いでんてき基礎きそ特定とくていタンパク質たんぱくしつさんせい指定していする遺伝子いでんしであろうとかんがえられている。にくひれるいさかなから四肢ししへの進化しんかは、これらタンパク質たんぱくしつ損失そんしつ関連かんれんがあることが示唆しさされている[16]

軟骨なんこつ魚類ぎょるい

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オグロメジロザメ尾鰭おびれ

軟骨なんこつ魚類ぎょるい軟骨なんこつぎょつなばれるさかな分類ぶんるい階級かいきゅうである。かれらはほねではなく軟骨なんこつつくられた骨格こっかくっている。このつなには、サメ、エイギンザメぞくふくまれる。サメのひれ骨格こっかく細長ほそながく、頭髪とうはつ羽毛うもう角質かくしつケラチン弾性だんせいタンパク質たんぱくしつ繊維せんい組織そしき角質かくしつひれじょうばれるやわらかくて分節ぶんせつしていないじょうささえられている[17]

真皮しんぴ要素ようそふくまないむねたい腰帯こしおび当初とうしょつながっていなかった。後期こうき形態けいたいで、ひれかくペアはかたかぶと烏口からすぐちこつ恥骨ちこつ坐骨ざこつすじ発達はったつしたさい中央ちゅうおうはらがわにつながった。エイでは、むねひれ頭部とうぶとつながっていて非常ひじょう柔軟じゅうなんである。 だい部分ぶぶんのサメにられるおも特徴とくちょうの1つが、移動いどう補助ほじょするいびつである[18]大半たいはんのサメは8つのひれっている。サメは、最初さいしょめた方向ほうこうひれでは転換てんかんできないので、自身じしんのすぐ正面しょうめんにある物体ぶったいからはとおのくようにただようことしかできない(そのまま正面しょうめん物体ぶったいみつくこともあるが)[19]

大半たいはんさかなもそうだが、サメの推力すいりょく提供ていきょうしており、形状けいじょうおうじた速度そくど加速かそくがつけられる。尾鰭おびれ形状けいじょうはサメの種類しゅるいによっておおきくことなるが、これは別々べつべつ環境かんきょう進化しんかしたためである。サメは一般いっぱんてきがわうえはらがわしもよりも顕著けんちょおおきいいびつになっている。これはサメの脊椎せきついこつがわうえびており、筋肉きんにく付随ふずいする表面積ひょうめんせきもそちらがおおきくなるためである。このことが浮力ふりょくとぼしい軟骨なんこつぎょなかではより効率こうりつてき移動いどう可能かのうにしている。対照たいしょうてきに、だい部分ぶぶん硬骨魚こうこつぎょせいである[20]

イタチザメにはおおきなうえがあり、ゆっくりと巡航じゅんこうしたり、急激きゅうげき速度そくどげたりすることができる。イタチザメは様々さまざま食餌しょくじようとりをするさい水中すいちゅう簡単かんたんにひねったり旋回せんかいできる必要ひつようがあるためである。一方いっぽう、サバやニシンなどれをなすさかなニシネズミザメにはおおきなしたがあり、はやおよ獲物えものとペースをわせるのに役立やくだっている[21]はこれ以外いがいでサメがより直接的ちょくせつてき獲物えものつかまえる補助ほじょをしており、オナガザメなどは強力きょうりょく細長ほそながうえ使つかってさかなやイカを気絶きぜつさせる。

推力すいりょく生成せいせい

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薄片はくへん形状けいじょうをしたひれうごかされることで推力すいりょくみだし、ひれ揚力ようりょくみず空気くうきうごきをあたえるとともひれ反対はんたい方向ほうこうしやる。水生すいせい動物どうぶつ水中すいちゅうひれ前後ぜんごうごかすことでおおきな推力すいりょくる。おおくの場合ばあい尾鰭おびれ使用しようされるが、一部いちぶ水生すいせい動物どうぶつむねひれから推力すいりょくみだす[22]

ひれうごきが推力すいりょく
さかな垂直すいちょく尾鰭おびれ左右さゆうって推力すいりょく
アカエイおおきなむねひれから推力すいりょく
しょうはなれひれ尾鰭おびれ周辺しゅうへんでのうずができる工程こうてい影響えいきょうおよぼす場合ばあいもある。

キャビテーションは、かげあつ液体えきたいちゅう気泡きほう空洞くうどう)をこしてのちにそれが急速きゅうそくかつはげしく崩壊ほうかいするとき発生はっせいする。それは重大じゅうだい損傷そんしょう摩耗まもうこしうるものである[23]。キャビテーションによる損傷そんしょうは、イルカやマグロなどおよげりょくつよ海洋かいよう動物どうぶつ尾鰭おびれ発生はっせいすることがある。キャビテーションは、周囲しゅうい水圧すいあつ比較的ひかくてきひく海洋かいよう水面すいめん付近ふきん発生はっせいする可能かのうせいがよりおおきい。はやおよちからがあったとしても、のキャビテーション気泡きほう崩壊ほうかいがあまりにいたいため、イルカが速度そくど抑制よくせいせざるをない場合ばあいもある[24]。キャビテーションはまたマグロもおそくさせるが、こちらにはべつ理由りゆうがある。イルカとちがってこのさかなは、神経しんけい終端しゅうたんのない骨質こっしつひれゆうしているので、あわ知覚ちかくしない。とはいえ、キャビテーションのあわひれ周辺しゅうへん速度そくど抑制よくせいさせる気体きたいまくすため、かれらははやおよぐことができなくなる。キャビテーションによる損傷そんしょう一致いっちするマグロの病変びょうへん発見はっけんされている[24]

サバさかな(マグロ、サバ、カツオ)はとくおよぎの性能せいのうたかい。かれらの胴体どうたい後部こうぶえん沿って、しょうはなれひれとしてられるひれじょうのないちいさくて不能ふのうひれれつがある。このしょうはなれひれ機能きのうかんしてはおおくの推測すいそくがある。2000ねんと2001ねんおこなわれた研究けんきゅうでは「しょうはなれひれ安定あんてい水泳すいえいちゅう局所きょくしょてきながれでの流体りゅうたい力学りきがくてき影響えいきょうあたえており、」また「最後さいごしょうはなれひれながれを発生はっせいちゅううずなおすようにけており、それがおよいでいるサバのによって生成せいせいされる推力すいりょく増加ぞうかさせている可能かのうせいがある」ことがしめされた[25][26][27]

さかな複数ふくすうひれ使用しようするため、特定とくていひれべつひれ流体りゅうたい力学りきがくてき相互そうご作用さようすこともある。とくに、尾鰭おびれのすぐ上流じょうりゅうにあるひれが、尾鰭おびれ流体りゅうたい力学りきがく直接ちょくせつ影響えいきょうあたえうる近接きんせつしたひれかもしれない。2011ねん粒子りゅうし画像がぞう流速りゅうそく測定そくていほう技術ぎじゅつ活用かつようする研究けんきゅうしゃたちが「自由じゆうおよさかなによって生成せいせいされる最初さいしょ航跡こうせき構造こうぞう瞬間しゅんかんてきな3次元じげんビュー」の作成さくせいをなしげた。かれらは「連続れんぞくてきりが結果けっかてきうず連鎖れんさ形成けいせいさせたこと」そして「背鰭せびれしりひれ航跡こうせきが、おおむりの時間じかんわくないおさまるよう、尾鰭おびれ航跡こうせきによって急速きゅうそく同調どうちょうされていく」ことを発見はっけんした[28]

運動うんどう制御せいぎょ

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運動うんどう一旦いったん確立かくりつされても、その運動うんどう自体じたいひれ使つかって制御せいぎょ可能かのうである[22][29]

運動うんどう制御せいぎょのために使用しようされる特殊とくしゅひれ
ふね飛行機ひこうきおなじく、さかな6DoFのトランスレーション3しゅ上下じょうげ左右さゆう前後ぜんご)とローテーション3しゅピッチングヨーイングローリング)をある程度ていど制御せいぎょする必要ひつようがある[30][31][32]
サンゴ礁さんごしょうさかなおおくは、扁平へんぺいからだもっとてきしたむねひれはらひれゆうする[33]
ホオジロザメ背鰭せびれにある真皮しんぴ繊維せんいには「ふねのマストを安定あんていさせる索具さくぐのような」機能きのうがあり、そしてサメがよりはやおよさいにはローリングとヨーイングを制御せいぎょするため急激きゅうげき硬直こうちょくする。[34]

サンゴ礁さんごしょう魚類ぎょるいは、漂泳区分くぶんたい魚類ぎょるいとはしばしば形状けいじょうことなる。漂泳区分くぶんたいさかな一般いっぱんてき速度そくどすためにできており、水中すいちゅう移動いどうするさい摩擦まさつ最小限さいしょうげんおさえるため魚雷ぎょらいのようなりゅう線形せんけいである。サンゴ礁さんごしょうさかな比較的ひかくてきせま空間くうかんそしてサンゴ礁さんごしょう複雑ふくざつ水底みなそこ景色けしき活動かつどうする。直線ちょくせん速度そくどよりも機動きどうせい重要じゅうようになるため、サンゴ礁さんごしょうさかな機敏きびんさであったり方向ほうこう転換てんかん能力のうりょく最大限さいだいげん活用かつようするからだ発達はったつしていく。かれらはサンゴの隙間すきまへとはいんでかわしたりサンゴいただきあたりにかくひそむことで、捕食ほしょくしゃ[33]チョウチョウウオスズメダイキンチャクダイなど、サンゴ礁さんごしょうさかなおおくはむねひれはらひれ進化しんかしており、ブレーキとして機能きのうするなど複雑ふくざつ機動きどうができるようになっている[35]。こうしたサンゴ礁さんごしょうさかなおおくは色彩しきさいくて側面そくめんひらべったい進化しんかしたからだっており、いわ定住ていじゅうしている。はらひれむねひれ別々べつべつ進化しんかげ、たいらになったからだとも作用さようして機動きどうせい最大限さいだいげん活用かつようする[33]フグカワハギハコフグなどの一部いちぶさかなおよぎをむねひれ依存いぞんしており、尾鰭おびれはほとんど使用しようしない[35]

生殖せいしょく

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オスのカダヤシ には、挿入そうにゅう交尾こうび器官きかんとして機能きのうするしりひれ交接こうせつあし(ゴノポディウム)がある [36][37][38]
わかいオスのハナザメには、挿入そうにゅう交尾こうび器官きかんとしても機能きのうする変形へんけいはらひれクラスパーがある。

オスの軟骨なんこつ魚類ぎょるい(サメとエイ)および胎生たいせいする一部いちぶじょうひれるいのオスには、体内たいない受精じゅせい可能かのうにする挿入そうにゅう交尾こうび器官きかんとして機能きのうする変形へんけいしたひれがある。じょうひれるいではそれらは交接こうせつ交接こうせつあし(ゴノポディウム)とばれ、軟骨なんこつ魚類ぎょるいではクラスパーばれる。

ゴノポディウムはヨツメウオカダヤシ一部いちぶしゅのオスにられる。それらはうごかせる挿入そうにゅう交尾こうび器官きかんとして機能きのうするよう変形へんけいしたしりひれで、交尾こうびちゅうさかなせいをメスに注入ちゅうにゅうするために使用しようされる。オスのしりひれにある3・4・5番目ばんめひれじょうが、さかなせい排出はいしゅつさせるチューブじょう構造こうぞう形成けいせいされていく[39]交尾こうび準備じゅんびととのうと、ゴノポディウムは屹立きつりつしてメスにかってまえく。オスがその器官きかんをメスの性的せいてき開口かいこう挿入そうにゅうするやすぐに、受精じゅせい確実かくじつおこなうためさかながメスをつかんではなさないフックのような適応てきおうこる。メスがじっとしていて、交尾こうび相手あいてがゴノポディウムで彼女かのじょ排出はいしゅつこう接触せっしょくすると、彼女かのじょ受胎じゅたいする。精子せいし女性じょせい卵管らんかん保存ほぞんされる。これでメスはオスから追加ついか支援しえんなしでいつでも受胎じゅたいできるようになる。一部いちぶたねでは、ゴノポディウムがぜん身長しんちょう半分はんぶんになるものもいる。ソードテールの「ライアテール」たねなかには、ひれながすぎて使つかえないものもある。ホルモン処置しょちされたメスがゴノポディウムを発現はつげんする場合ばあいもあるが、これらは繁殖はんしょくには役立やくだたない。

おなじような特徴とくちょう同様どうよう器官きかんさかなでも、たとえばコモチサヨリグーデアのアンドロポディウムにられる[40]

クラスパーは、軟骨なんこつ魚類ぎょるいのオスにられる。これは挿入そうにゅう交尾こうび器官きかんとしても機能きのうする変形へんけいしたはらひれ後部こうぶで、交尾こうびちゅうにメスのそう排泄はいせつ精液せいえきながむのに使用しようされる。サメの交尾こうび行動こうどうでは、通常つうじょうだと特定とくてい開口かいこうかいしてかんみずれることができるようクラスパーの1つを屹立きつりつさせることがふくまれる。そのクラスパーがそう排泄はいせつ腔に挿入そうにゅうされると、そこでかさのようにひらいて位置いち固定こていする。それからかんみず精子せいし放出ほうしゅつするための収縮しゅうしゅくはじめる[41][42]

その用途ようと

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バショウカジキには広大こうだい背鰭せびれがある。サバカジキおなじく、かれらはおよぐときに背鰭せびれからだみぞ格納かくのうすることで自身じしんながれ線形せんけいにする[43]。バショウカジキの巨大きょだい背鰭せびれはほとんどの時間じかん格納かくのうされたままである。バショウカジキはしょうさかなれをみたいときにそれをこし、またこう活動かつどう時期じきわるとおそらくめる[43][44]

カエルアンコウ海底かいていあるくのにむねひれはらひれ使つか[45]
トビウオむねひれ発達はったつしているため、水面すいめんじょう滑空かっくうするのに十分じゅうぶん揚力ようりょくられる
バショウカジキ格納かくのうできる巨大きょだい背鰭せびれ
オナガザメ尾鰭おびれ使つかって獲物えもの気絶きぜつさせる

セミホウボウにはおおきなむねひれがあり、通常つうじょうからだ水平すいへいりたたまれ、おびやかされると捕食ほしょくしゃ威嚇いかくするためそれをひろげる。英名えいめいではFlying gurnardだがトビウオとちがってそこ生魚なまざかなであり、海底かいていあるまわるのにはらひれ使つか[46][47]

ひれ性的せいてき装飾そうしょくひんとして適応てきおうてき意義いぎっていることもある。 求愛きゅうあい期間きかんちゅうに、メスのカワスズメペルヴィカクロミス・タエニアータスおおきくて視覚しかくてききつける紫色むらさきいろはらひれ誇示こじする。その研究けんきゅうしゃたちは「オスはあきらかにおおきなはらひれつメスをよりきになり、はらひれがメスぎょほかひれとはいにおおきく成長せいちょうする」ことを発見はっけんした[48][49]

ひれのその用途ようと
セミホウボウには、せることで捕食ほしょくしゃ威嚇いかくするじょうもんそなえたおおきなむねひれがある
求愛きゅうあい期間きかんちゅう、メスのカワスズメペルヴィカクロミス・タエニアータス視覚しかくてききつける紫色むらさきいろはらひれ誇示こじする
モンガラカワハギ捕食ほしょくしゃけるためサンゴのって、背鰭せびれだい1とげじょう自身じしん固定こていする[50]
アンコウ背鰭せびれだい1とげじょう変形へんけいして、ルアーをそなえた竿ざおのようなはたらきをする
一部いちぶのアジア諸国しょこくでは、サメのひれ珍味ちんみフカヒレである[51]

進化しんか

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たいひれ進化しんか

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魚類ぎょるいにおけるたいひれ進化しんかモデルとして歴史れきしてき議論ぎろんされてきた一般いっぱんてき仮説かせつは2つ、いわゆるえらゆみせつひれひだせつである。前者ぜんしゃ一般いっぱんに「ゲーゲンバウアーの仮説かせつ」とばれるもので、1870ねん提起ていきされた「たいひれえら構造こうぞう由来ゆらいする」と提唱ていしょうするものである[52]。これは1877ねんはじめて示唆しさされたひれひだせつ有力ゆうりょくとなって人気にんき凋落ちょうらくした。ひれひだせつは、えらのすぐ後方こうほう表皮ひょうひ沿ったたて方向ほうこうおよびよこ方向ほうこうひだからたいひれ萌芽ほうがしていくと提唱ていしょうしている[53]化石かせき記録きろくおよび発生はっせいがくにおける支持しじ双方そうほう仮説かせつたいしてよわいものである[54]。ただし、発達はったつパターンにもとづく近年きんねん見識けんしきたいひれ起源きげんをより解明かいめいできるよう双方そうほう学説がくせつ再考さいこううながしている。

古典こてん理論りろん

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カール・ゲーゲンバウアーの「ひれはらはじめ」という概念がいねんは1876ねん導入どうにゅうされた[55]。それはえらゆみからびたえらじょうとして「結合けつごうした軟骨なんこつくき」として説明せつめいされた。追加ついかじょうえらゆみ沿って中央ちゅうおうえらじょうから隆起りゅうきした。ゲーゲンバウアーは、すべての脊椎動物せきついどうぶつたいひれ手足てあしひれはらはじめ形質けいしつ転換てんかんだとする、形質けいしつ転換てんかんホモロジーのモデルを提唱ていしょうしたのである。この理論りろんもとづけば、むねひれはらひれなどたい付属ふぞく器官きかんぶんえだゆみから分化ぶんかして後方こうほう移動いどうしたことになる。しかし、化石かせき記録きろくにおける形態けいたいがく系統けいとうがく両方りょうほうで、この仮説かせつたいする支持しじ限定げんていてきだった[54]。しかも、はらひれ前後ぜんご移動いどうという証拠しょうこはほぼまったくなかった[56]。こうしたえらゆみせつ欠点けってんは、セントジョージ・ジャクソン・ミヴァルトフランシス・バルフォアジェームズ・キングスレイ・タッカーによって提唱ていしょうされたひれひだせつ有利ゆうりになって、早々そうそう終焉しゅうえんむかえた。

ひれひだせつは、たいひれさかなからだかべ沿った外側そとがわひだから発達はったつしたとの仮説かせつである[57]正中せいちゅうひれひだの分節ぶんせつ出芽しゅつが正中せいちゅうひれ発達はったつさせたように、側部そくぶひれひだに起因きいんする分節ぶんせつ伸長しんちょうおなじメカニズムが、たいをなすむねひれはらひれ発達はったつさせたのだと提唱ていしょうされた。しかし、化石かせき記録きろくでは側部そくぶひだからひれへと変遷へんせんする証拠しょうこほとんかった[58]。さらに、むねひれはらひれことなる進化しんかてき起源きげんかつ機構きこうてき起源きげんからしょうじることが後年こうねんになって系統けいとうがくてきしめされた[54]

進化しんか発生はっせい生物せいぶつがく

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たい付属ふぞく器官きかん個体こたい発生はっせいおよび進化しんかかんする近年きんねん研究けんきゅうは、ヤツメウナギなどのひれなし脊椎動物せきついどうぶつたいひれがあるもっと基底きてい脊椎動物せきついどうぶつ軟骨なんこつぎょつなとを比較ひかくしていた[59]。2006ねん研究けんきゅうしゃたちたちは正中せいちゅうひれ分節ぶんせつ発達はったつ関与かんよする同一どういつ遺伝いでんてきプログラミングがトラザメたいになった付属ふぞく器官きかん発達はったつられたことを発見はっけんした[60]。これらの発見はっけん側部そくぶひれひだ仮説かせつ直接ちょくせつ支持しじするものではないが、正中せいちゅうからたいへというひれ進化しんか発生はっせいメカニズム当初とうしょ概念がいねん関連かんれんのこっている。

ふる理論りろんたような刷新さっしんは、軟骨なんこつぎょつなえらゆみたい付属ふぞく発生はっせいプログラミングでられるかもしれない。2009ねん、シカゴ大学だいがく研究けんきゅうしゃ軟骨なんこつぎょつなえらゆみたいひれ初期しょき発達はったつ共通きょうつう分子ぶんしパターニング機構きこうがあることを実証じっしょうした[61]。こうした発見はっけんが、かつてあやまりとされたえらゆみせつ再考さいこううながしている[58]

ひれから

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魚類ぎょるいは、あらゆる哺乳類ほにゅうるい爬虫類はちゅうるい鳥類ちょうるい両生類りょうせいるい祖先そせんである[62]とくに、陸生りくせい四肢しし動物どうぶつ魚類ぎょるいから進化しんかし、4おくねんまえはじめて陸地りくち進出しんしゅつした[63]かれらは移動いどうのためにたいむねひれはらひれ使用しようした。むねひれ前肢ぜんし人間にんげん場合ばあいうで)に、はらひれ後肢あとあし発達はったつした[64]四肢しし動物どうぶつにおける歩行ほこう構築こうちくする遺伝子いでんし機構きこうおおくが、およぎをおこな魚類ぎょるいひれなかにすでに存在そんざいしている[65][66]

アリストテレス同質どうしつ構造こうぞうあいどう構造こうぞうちがいを認識にんしきし、つぎのような予言よげんてき比較ひかくおこなった。「鳥類ちょうるい魚類ぎょるいている。とりにはからだ上部じょうぶつばさがあり、さかなではからだ前部ぜんぶに2つのひれがある。とり下部かぶあしがあり、だい部分ぶぶんさかなしたがわぜんひれ付近ふきんに2くみひれがある」
- アリストテレス『動物どうぶつ進行しんこうろん[67]
にくひれるい遊泳ゆうえいひれ(A)と四肢しし動物どうぶつ歩行ほこう(B) の比較ひかくたがいに対応たいおうするとかんがえられるほね同色どうしょく
並行へいこうながら独立どくりつした進化しんかで、古代こだい爬虫類はちゅうるいイクチオサウルスさかな(またはイルカ)と非常ひじょうによくひれ(またはあしひれ)を発達はったつさせた。

2011ねんモナシュ大学だいがく研究けんきゅうしゃ原始げんしてきながら現生げんなまするハイギョ使つかって「はらひれ筋肉きんにく進化しんか追跡ついせきし、四肢しし動物どうぶつ荷重かじゅうささえる後肢あとあしがどのように進化しんかしたか」を調しらべた[68]。シカゴ大学だいがくさらなる研究けんきゅうでは、そこあるくハイギョがすで陸生りくせい四肢しし動物どうぶつによる歩行ほこう足取あしどりの特徴とくちょう進化しんかしていたことが判明はんめいした[69][70]

収斂しゅうれん進化しんか古典こてんてきれいとして、つばさりゅう鳥類ちょうるいコウモリむね(pectoral limbs)は独立どくりつした経路けいろ沿ってさらに飛行ひこうつばさへと進化しんかしていった。飛行ひこうつばさでさえも行脚あんぎゃおおくの類似るいじてんがあり、むねひれ遺伝いでんてき設計せっけい中核ちゅうかくという側面そくめんのこされている[71][72]

最初さいしょ哺乳類ほにゅうるいペルム(2.9-2.5おくねんまえ)に出現しゅつげんした。これら哺乳類ほにゅうるいのうちクジラ(クジラ、イルカとう)などいくつかのグループは海洋かいようもどっていった。近年きんねんのDNA分析ぶんせきで、クジラ偶蹄ぐうていから進化しんかしたもので共通きょうつう祖先そせんカバ共有きょうゆうすることが示唆しさされている[73][74]やく2300まんねんまえ、クマみたいな陸生りくせい哺乳類ほにゅうるいべつグループがうみもどっていった。それがアザラシをはじめとするひれあしるいである[75]。クジラひれあしるい歩行ほこうになったものは、あらたな形状けいじょう遊泳ゆうえいひれへと独立どくりつ進化しんかした。 前肢ぜんしあしひれになり、後肢あとあしは(クジラだと)うしなわれたり(ひれあしるいでは)あしひれに変貌へんぼうした。クジラでは、終端しゅうたんにフロック (flukeばれる2ほんひれがある[76]一般いっぱんてき尾鰭おびれ垂直すいちょくで、左右さゆう方向ほうこうへとうごく。クジラひれとげ哺乳類ほにゅうるいおなじようにがるため、クジラのフロックは水平すいへい方向ほうこうかつ上下じょうげにもうご[77][78]

完全かんぜん水中すいちゅう生活せいかつけた同様どうよう適応てきおうは、イルカとさかなりゅう両方りょうほうられる

さかなりゅうはイルカに古代こだい爬虫類はちゅうるいである。かれらはやく2おく4500まんねんまえ最初さいしょあらわれ、やく9せんまんねんまえ絶滅ぜつめつした。

陸生りくせい祖先そせんでもあるこのうみせい爬虫類はちゅうるいは、魚類ぎょるいへと非常ひじょうつよ収斂しゅうれんしたため、水中すいちゅう移動いどう改善かいぜんするため背鰭せびれ尾鰭おびれ実際じっさい進化しんかさせた。これらの構造こうぞうからの進化しんかであるため特筆とくひつあたいする。陸生りくせい爬虫類はちゅうるい祖先そせんには背中せなかのこぶやがなく、先駆さきがけとしての役割やくわりたした」[79]

生物せいぶつ学者がくしゃスティーヴン・ジェイ・グールドは、さかなりゅう収斂しゅうれん進化しんか好例こうれいだとかたった[80]

様々さまざま形状けいじょうをした様々さまざま場所ばしょ手足てあしからだ)にあるひれあしひれも四肢しし動物どうぶつ様々さまざまなグループで進化しんかしており、ペンギンなどの潜水せんすいどりつばさから変化へんか)、ウミガメ前肢ぜんしあしひれに変化へんか)、モササウルス後肢あとあしあしひれに変化へんか)、ウミヘビ垂直すいちょく展開てんかいしてひらたくなった尾鰭おびれ)などがげられる。

ロボットひれ

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1990年代ねんだいCIA水中すいちゅう未知みち情報じょうほう収集しゅうしゅうするよう意図いとされた「チャーリー」とばれるナマズのロボットをげた[81]
映像えいぞう外部がいぶリンク
Charlie the catfish - CIA video
AquaPenguin - Festo, YouTube
AquaRay - Festo, YouTube
AquaJelly - Festo, YouTube
AiraCuda - Festo, YouTube

水生すいせい動物どうぶつ推進すいしんにとってひれ使用しよう非常ひじょう効率こうりつてきなものである。一部いちぶ魚類ぎょるいでは90%ちょう推進すいしん効率こうりつ達成たっせい可能かのうだと算出さんしゅつされている[22]さかなはボートや潜水せんすいかんよりもはるかに効果こうかてき加速かそくおよびうごまわることが可能かのうで、水流すいりゅうみだれや騒音そうおんちいさくおさえる。このことは、水生すいせい動物どうぶつ移動いどう模倣もほうしようとする水中すいちゅうロボットのバイオミメティクス研究けんきゅうをもたらした[82]フィールド・ロボティクス研究所けんきゅうじょにより組上くみあげられたロボットマグロは、マグロ形状けいじょううごきを分析ぶんせきおよび数学すうがくてきにモデルしたれいである[83]。2005ねんシーライフロンドン水族館すいぞくかんエセックス大学だいがくのコンピューター科学かがく部署ぶしょ創作そうさくした3ひきのロボットぎょ展示てんじした。このさかな自律じりつてきうごくよう設計せっけいされており、本物ほんものさかなみたいにおよまわっては障害しょうがいぶつけていく。ロボット製作せいさくしゃは「マグロの速度そくどカワカマスぞく加速かそくウナギ機動きどうせい能力のうりょく」をわせるべく試行しこうしたとべた[84][85][86]

ドイツのフェストしゃによって開発かいはつされた「アクアペンギン」は、ペンギン前足まえあしひれに起因きいんするりゅうせん形状けいじょうおよび推進すいしんりょく再現さいげんしたものである[87][88]。フェストしゃほかにも、マンタクラゲバラクーダ移動いどうをそれぞれ模倣もほうした「アクアレイ」[89] 「アクアジェリー」[90]「アイラクーダ」[91]開発かいはつした。

2004ねんマサチュまさちゅセッツ工科大学せっつこうかだいがくはカエルのあしからロボットへと外科げかてき筋肉きんにく移植いしょくして筋繊維きんせんい電気でんき脈動みゃくどうさせることでロボットをおよがせるという、生体せいたいアクチュエータそなえたバイオメカトロニクスさかなロボットの試作しさくひんつくった[92][93]

さかなロボットには、さかな仕組しく個々ここ部分ぶぶんをそのさかなのこ部分ぶぶんけて検査けんさできるなど、研究けんきゅうじょう利点りてんいくつかある。 しかし、これは生物せいぶつがく過度かど単純たんじゅんして動物どうぶつ仕組しくみの重要じゅうよう側面そくめん見落みおとされる危険きけんもある。 またさかなロボットは研究けんきゅうしゃ柔軟じゅうなんせい特定とくてい動作どうさ制御せいぎょといった単一たんいつパラメーターを変更へんこうできるようにしている。 研究けんきゅうしゃは(さかなロボットなら)ちから直接ちょくせつ測定そくていすることが可能かのうだが、これはきているさかなだと容易よういではない。「ロボット装置そうち運動うんどうめんうごきを正確せいかく把握はあくできるため、3次元じげん運動うんどうがく研究けんきゅうおよび相関そうかんする流体りゅうたい力学りきがくてき解析かいせき促進そくしんする。そして、自然しぜんうごきの個々ここ要素ようそばたき付随ふずいのアウトストロークとインストロークなど)を個別こべつにプログラム設定せっていさせることも可能かのうであるが、きている動物どうぶつ研究けんきゅうする場合ばあいにそれを達成たっせいすることはかなり困難こんなんである」[94]えるだろう。

多様たようひれ

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関連かんれん項目こうもく

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脚注きゃくちゅう

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出典しゅってん

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参考さんこう文献ぶんけん

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外部がいぶリンク

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