Vier kieuwbogen (labels 1–4) bij een embryo van een kat
De kieuwbogen zijn een reeks gepaarde, achter elkaar gelegen weefselstructuren in de lichaamswand van chordadieren, ter hoogte van de keel (farynx). Tussen de kieuwbogen ontwikkelen zich kieuwspleten: openingen waardoor water vanuit de keelholte naar buiten stroomt. Bij hogere gewervelden (Amniota) zijn de bogen alleen tijdelijk aanwezig in embryonale aanleg.
Ondanks de benamingen 'kieuwspleten' en 'kieuwbogen' hebben de structuren in aanleg niets met kieuwen te maken. Ongewervelde chordadieren (lancetvisjes en manteldieren) gebruiken de kieuwspleten als filtratie-apparaat: water dat via de mond wordt aangezogen verlaat de keel weer via de spleten. Kleine eetbare deeltjes blijven dan achter in de keel en worden doorgeslikt. Filtratievoeding is vermoedelijk de oorspronkelijke voedingswijze van de chordaten. Dit filtratie-apparaat komt ook voor bij eikelwormen (Hemichordata); waarschijnlijk hadden de vroegste Deuterostomia ook al zo'n structuur.
In de embryologie van gewervelden wordt doorgaans gesproken van faryngeale bogen (pharyngeal arches; traditioneel ook branchial arches). Tijdens de latere morfogenese differentiëren deze bogen zich tot specifieke structuren van het hoofd- en halsgebied, zoals de kaken, tongbeen en gehoorbeentjes, en de geassocieerde spieren.
Kieuwspleet, kieuwboog, kieuwzakje
Vroeg in de embryonale ontwikkeling, bij de mens met een week of drie (na de bevruchting), vormen zich uitstulpingen vanuit de kieuwdarm, de latere farynx, de kieuwzakjes. Tegelijkertijd vormen zich aan de buitenkant van het embryo spleten, die in contact komen met deze zakjes. Tussen deze kieuwspleten in hoopt zich het mesenchym (voorloper van bindweefsel, bot, kraakbeen en spierweefsel) op en vormt kieuwbogen. Het menselijke embryo heeft vijf kieuwbogen, veel dieren hebben er meer.
Vissen en amfibieën
Bij vissen en bij de larven van amfibieën als kikkervisjes ontwikkelen de kieuwbogen en kieuwspleten zich tot ademhalingsorgaan, de kieuwen. De spleten breken uiteindelijk geheel door, waardoor water via de farynx (keel) via de kieuwspleten naar buiten gevoerd wordt langs de kieuwbogen. De kieuwbogen worden uitgerust met membranen of met filamenten, de oppervlaktevergroting die dit mogelijk maakt, stelt deze dieren in staat voldoende zuurstof in het bloed op te nemen uit de stroom water die constant langs de filamenten gevoerd wordt.
Landdieren
Muis embryo 12,5 dag oud. De eerste twee kieuwbogen zijn zichtbaar.
Bij amnioten (reptielen, vogels en zoogdieren) is de voortplanting niet langer afhankelijk van eieren die in het water moeten worden afgezet, omdat de embryonale ontwikkeling van de bevruchte eicel(len) zich in een met vloeistof gevulde ruimte afspeelt. Bij deze organismen hebben de kieuwspleten geen functie als ademhalingsorganen. Vogels en reptielen hebben eieren die water vasthouden, en zuurstof en koolzuur doorlaten. Het embryo van een vogel ademt pas als het de luchtblaas openprikt, vlak voor het ei uitkomt. Ook een embryo van een zoogdier ademt niet met de kieuwen; het krijgt de zuurstof van de moeder via de navelstreng.
Andere functie
Bij reptielen, vogels en zoogdieren, zoals de mens, hebben de verschillende kieuwbogen uiteenlopende, niet-homologe functies in het hoofd-halsgebied, of zijn ze niet aanwezig. Elke kieuwboog heeft een eigen zenuw en bloedvaten. Het ingewikkelde verloop van met name de hersenzenuwen is ooit begonnen met een zenuw voor een kieuwboog. Bij de mens is de bestemming genetisch vastgelegd en als volgt:
De kieuwspleten 2 en verder verdwijnen bij de mens. Soms blijft er een klein gedeelte van over: de laterale halscyste.
Recapitulatietheorie
Menselijk embryo met kieuwen
De zoöloog Ernst Haeckel formuleerde in de 19e eeuw de recapitulatietheorie of de biogenetische wet. Naar zijn mening deed elke diersoort de evolutie tijdens de embryonale periode nog eens over. Een dier begon als eencellige, werd dan vis enzovoorts. In hun enthousiasme meenden Haeckel en zijn volgelingen weleens meer te zien dan er was. Biologen achten Haeckels ideeën op dit punt achterhaald. Dat neemt niet weg dat de overeenkomsten in bouwplan tussen de gewervelden duidelijk zijn, ook waar de een kieuwen heeft en de ander longen.
