Die Körperform von Kugelfischen weicht stark von der typischen Fischgestalt ab, er hat eine rundliche, gedrungene Gestalt, Kopf und Augen sind stark ausgebildet.

Der schnabelähnliche Beißapparat besteht aus zu Zahnleisten verwachsenen Zähnen, wobei je zwei Zahnleisten oben und unten stehen.

Hierauf bezieht sich auch die wissenschaftliche Namensgebung dieser Familie hochentwickelter Knochenfische: Tetraodontidae = Vierzähner. Ihre lederartige, widerstandsfähige Haut ist nackt, die Schuppen sind zu kurzen Stacheln reduziert.

Der Antrieb erfolgt überwiegend durch die Brustflossen, Rückenflosse und Afterflosse schwirren nur zur Unterstüt-
zung mit. Schwanzstiel und Schwanzflosse dienen als Steuerruder. Dadurch ist der Kugelfisch zwar recht langsam, aber äußerst wendig, er kann sowohl vorwärts als auch rückwärts schwimmen und aufwärts und abwärts steigen. Eine Besonderheit der Kugelfische ist, dass sie keine Bauchflossen besitzen.

Kugelfische können sich bei Gefahr aufpumpen, indem eine kräftige Muskulatur ruckweise Wasser aus der Mund-
höhle in eine bauchseitige, sackartige Erweiterung des Magens presst. Dies soll auf Angreifer abschreckend wirken. Starke Ringmuskeln am Mageneingang verhindern das Rückfließen des Wassers.

Die Stacheln, die sonst eng am Körper anliegen, stehen nun nach außen und fungieren als Widerhaken. Dadurch und durch die enorme Volumenvergrößerung ist es einem Raubtier fast unmöglich, den Kugelfisch zu verschlingen. Jacques Cousteau berichtet, dass sich Kugelfische im Rachen großer Raubfische (Haie) noch aufblasen, so dass sie feststecken und der Räuber erstickt. Werden Kugelfische durch Menschen gezielt zum Aufblasen provoziert, ist dies mit großem Stress für die Fische verbunden - es fällt ihnen schwer, das aufgenommene Wasser wieder auszustoßen. Außerhalb des Wassers pumpen sie Luft in den Magensack, ersticken so aber bald.

Verhalten gegenüber Menschen

Kugelfische sind eher scheu und gehen Tauchern und Schnorchlern in der Regel aus dem Weg. Versucht der Mensch den Fisch zu fangen, so beißt dieser mit seinem kräftigen Gebiss. Dies kann bei großen Kugelfischen zu schweren Verletzungen bis zum Verlust des Fingers führen.

Giftigkeit

Hauptbestandteil des Giftes der Kugelfische ist Tetrodotoxin (TTX), das sich besonders in Haut, Leber und Eier-
stöcken des Fisches befindet, aber nicht im Muskelfleisch. Tetrodotoxin verdankt seinen Namen der Familie der Kugelfische (Tetraodontoidei) und wurde erstmals 1950 aus den Ovarien eines Kugelfisches isoliert.

Dieses Nervengift ist eines der stärksten bekannten, nicht proteinartigen Gifte: Die letale Dosis beträgt nur etwa 10 µg/kg Körpergewicht. Es wirkt nur auf die Körpernerven, nicht auf das Gehirn − die Opfer werden vollständig gelähmt und können sich weder bewegen noch sprechen, bleiben aber bei Bewusstsein.

Sie sterben dann an durch die Lähmung bedingtem Atemstillstand und folgender Erstickung oder aber an Herzstill-
stand. Wenn Atmung und Kreislauf schnell genug durch Notfallmaßnahmen in Gang gehalten werden, klingt die Giftwirkung innerhalb etwa 24 Stunden ab, und die Opfer erleiden keinen bleibenden Schaden.

Es wird davon ausgegangen, dass die verschiedenen Arten der Kugelfische das Nervengift nicht selbst syntheti-
sieren. Bakterien, die der Fisch vermutlich durch die Nahrung (z. B. verschiedene Krebstiere, Würmer und Rotalgen) aufnimmt, werden hierfür verantwortlich gemacht.

So wurden beispielsweise Pseudomonasbakterien bei der Art Fugu poecilonotus und verschiedene Vibrionen, z. B. das Bakterium Vibrio aIginolyticus bei Fugu vermicularis ssp. vermicularis, gefunden. Diese Bakterien gelten als TTX-Produzenten. Die These, dass Bakterien die Giftbildung verursachen, wurde allerdings wieder angezweifelt.

Um die Gefahr einer Vergiftung beim Verzehr von Fugu zu vermeiden, wird unter anderem die Art Takifugu rubripes in Gefangenschaft gezüchtet. Es wird ein spezielles Futter verwendet und darauf geachtet, dass keine TTX-haltigen Organismen von den Fischen aufgenommen werden.

Die gezüchteten Fugu sind dadurch tatsächlich ungiftig. Dies wird als Beweis dafür angesehen, dass der Fisch Tetrodotoxin nicht selbst bildet.

Der Schutz durch die Bildung von Tetrodotoxin ist im Tierreich weit verbreitet. Beispielsweise findet man diesen Schutzmechanismus auch bei den Blaugeringelten Kraken und verschiedenen Amphibien wie dem Rauhäutigen Gelbbauchmolch.

Die Art Fugu vermicularis ist hierbei ein wichtiger Modellorganismus zur Erforschung der Tetrodotoxinbildung im Tierreich. Einige weitere durch Tetrodotoxin giftige Arten der Kugelfische: Canthigaster valentini, Lagocephalus lagocephalus, Chelonodon patoca, Tetraodon fahaka sowie viele Arten der Gattung Fugu.