皮膚
外胚葉由来で胎生2〜3週間で基本的な構造が形成される表皮は主にケラチノサイトという細胞で形成されている。最も上側にある表皮には、真皮と接触し細胞分裂を盛んに起こす1層の基底細胞があり、そこから生じる表皮細胞が基底側から有棘細胞(有棘層)・顆粒細胞(顆粒層)・淡明層・角質細胞(角質層)へと変化しながら外側に動く。上皮では不溶性で繊維状のタンパク質の一種ケラチンを生成して保護機能を持たせ、また同様に生成されたメラニンは紫外線から皮膚を防御し、エルゴステロールは紫外線によってビタミンDへ変化する。そして約4週間程度で表皮細胞は表面で厚さ10〜20 μm、足の裏などではmm単位の角質(角層)となり、プログラムされた細胞死を迎えて生命反応を止め、やがて剥離する。これらの細胞はいずれも扁平の形状をしている。
角質部分は、活動を止めた細胞を脂質が取り囲んでおり、モルタルを挟んでレンガが積まれたような構造を取っている。
皮膚は物質の排泄する役割も持つ。動物によって特に大きく異なっている機能は、皮膚の物質透過性である。ほとんどの陸上動物は、体内の水分を体外に奪われないよう、皮膚は水分を通さないようになっている。これはその動物がどのぐらい乾燥した環境に適応できるか、ということと密接に関連している。それに対し、水中で生活する動物の場合はもう少し複雑である。海中で生活する動物の場合、海綿、クラゲなどの比較的単純な動物であれば、体内で細胞外にある液体(体液)は海水とその成分は同じであるため、皮膚は海水が体内に入るのを遮断する必要がない。こういう動物は、逆に、皮膚を通して酸素を含んだ新しい海水を取り入れたり、老廃物を含んだ体液を排出することも可能である。しかし、海産魚など、より複雑な構造を持つ動物になると、体液の濃度は海水そのものよりも薄いため、この場合には皮膚を通して海水が浸入しないように、同時に、浸透圧の差の関係で、体内の水分がより高い塩濃度の海水に奪われないように、水分をできるだけ通さない構造になっている。逆に、淡水で生活する動物では、体内の塩分が重要であり、これが体外へ奪われないようになっている。淡水魚や両生類もこれに属する。また、水分の透過性のある皮膚ではそれに溶け込んだ空気を一緒に透過させることも可能である。海中の無脊椎動物などのほか、一部の両生類などでも発達しており、皮膚呼吸と呼ばれる。
表皮の下層にある真皮は中胚葉由来であり、表皮との接触面である凸凹した乳頭層(真皮乳頭)と、その下の網状層に分けられる。網状層は皮下組織と明瞭な境界を持たず、密なコラーゲン繊維の結合体の中に弾性繊維が網状に分布し、皮膚本体に強靭さを与える。動物の皮革繊維はこのコラーゲン繊維部分に防腐処理や柔軟化を施したものである。コラーゲンの種類は、成人の場合I型がIII型の3倍程度あるが、15週前後の新生児では、III型の方が多い。また、水分を維持する糖類の一種ヒアルロン酸も含まれる。
真皮部分には、他にコラーゲン繊維をつくる繊維芽細胞や、免疫機能や炎症などに関係する肥満細胞(マスト細胞)がある。また、神経は表皮まで到達するが毛細血管の伸びは真皮内までに止まる。真皮には汗を分泌するエクリン腺とアポクリン腺がある。どちらも球状に絡まった管状構造があり一端を表皮に伸ばすが、前者は直接表皮に、後者は毛穴の側面に繋がる。ヒトの場合エクリン腺は全身に200〜500万個程あり、1cmに換算すると300個以上があり、特に額や掌および足の裏に多い。ただし多くの動物はアポクリン腺の数の方が多く、またヒトのように汗腺が全身にあるのは霊長類以外には見られない。
上述のように、皮膚は非常に繊細かつ複雑な組織で、かつ自己以外の異物を排除する免疫の働きによって、基本的に自己自身由来の皮膚しか生着しない。熱傷や放射線被曝で皮膚の産生機能が失われると命を落とすこともある。
大規模な皮膚移植は、移植用にヒトの皮膚を大量に確保しなければならないという難題を伴う。ヒトに近い機能を持った動物皮膚の植皮も研究されているが、まだ本格的な実用化に至っていない。
「人工皮膚」も研究・製造されている。移植医療用としては、患部から一時的に体表を覆う代替として使用し、失われた皮下組織や皮膚の再建を待たなければならない。このほか、真皮まで含めたヒトの皮膚に近い構造を持ち、医薬品や化粧品などによるヒトの皮膚に対する作用を調べるための人工皮膚も開発されている。
ほぼすべての動物の皮膚で共通なのは、体を包み、体の形を維持していることである。細胞が敷石状に並んでお互いがしっかりとつながりあったり、細胞外マトリックスや体表への分泌物などの働きで、体の内側の構造が外に飛び出さないような境界をつくっている。さらに、より厚く発達した皮膚を持つ動物では、皮膚が体を保護し、陸上生物では乾燥から守るという役割を果たす。体の外側から皮膚に力が加わっても皮膚でそれを跳ね返したりできる。また、皮膚だけでなく、それに付随する構造がこの機能に大きく役立っている場合もある。頭髪や体毛などの毛、鳥類の羽毛、爬虫類や魚類の鱗、節足動物の外骨格などは皮膚の一部が変化してできたものであり、さらに皮膚に強度を加えている。
境界形成と保護を主に担う部分が表皮の角質である。しかしこの角質はセロテープを皮膚に貼って剥がせば簡単に剥離するが、すぐ下のケラチノサイトが脂質を放出して再生が加速され、1日で80%程度が回復する。また、繰り返し圧迫されるとたこのように局所的に厚くなることが知られる。空気が乾燥した状態に1週間程度置かれると、表皮は角質の厚みを増す事も実験で確かめられている。