Korrelierte Evolution der weiblichen Paarungspräferenzen mit männlichen Farbmustern beim Guppy Poecilia reticulata
ANNE E. HOUDE AND JOHN A. ENDLER

A. E. Houde, Department of Ecology and Evolutionary
Biology, Princeton University, Princeton, NJ 08544-
1003.
J. A. Endler, Department of Biological Sciences, University
of California, Santa Barbara, CA 93106.



Geschlechtliche Selektion kann erklären, warum die sekundären Geschlechtsmerkmale der Männchen bei manchen Arten so stark entwickelt sind, dass sie schlecht angepasst scheinen (maladaptive). Weibliche Partnerwahl scheint die Entwicklung von auffälligen Farbmustern bei männlichen Guppys (Poecilia reticulata) aus Trinidad zu begünstigen, aber die Farbmuster variieren stark zwischen den Populationen. Nach den meisten Theorien könnte korrelierte Entwicklung der weiblichen Paarungs- Vorlieben und bevorzugte männliche Merkmale innerhalb von Populationen diese Art der Divergenz zwischen den Populationen fördern. Aber Paarungs-Präferenzen könnten auch die Entwicklung der männlichen Merkmale einschränken. Bei einigen Guppy Populationen unterscheiden die Weibchen zwischen den Männchen auf der Grundlage der Variation des Ausmaßes des Orangepigments bei den männlichen Farbmustern, auch unterscheiden sich die Populationen deutlich im Grad der weiblichen Präferenzen für orange Flächen. In einem Vergleich mit sieben Populationen war der Grad der weiblichen auf Orange basierten Präferenz korreliert mit dem Populationsdurchschnitt an orangen Flächen. Daher scheinen sich männliche Merkmale und weibliche Vorlieben parallel weiter zu entwickeln.

DARWIN (1) hat VORGESCHLAGEN, dass die Partnerwahl durch Weibchen zur Entwicklung von aufwendigen geschlechtlichen Zurschaustellungsmerkmalen (sexual display) führen kann.
Modelle geschlechtlicher Selektion (2-6) nehmen genetische Variation bei weiblichen Vorlieben als gegeben an und empfehlen Mechanismen für korrelierte
evolutionäre Veränderungen sowohl bei der weiblichen Präferenz als auch bei den männlichen sekundären Geschlechtsmerkmalen. Weibliche Paarungs-Präferenzen beeinflussen die Entwicklung der männlichen Merkmale direkt. Veränderungen bei den weiblichen Präferenzen können aus der direkten Selektion resultieren, eine indirekte "gute Gene " - Auswahl (5, 7), oder aus den korrelierten Auswirkungen der Selektion auf andere Merkmale oder Funktionen. Umweltbedingte Unterschiede können beeinflussen, wie Weibchen Männchen annehmen (perceive), was zu nicht-genetischen Wechselwirkungen in der Ausprägung von Präferenzen (6) führt. Darüber hinaus prognostiziert das Fisher-Modell der geschlechtlichen Selektion (2, 3) eine innerpopulationsmäßige genetische Korrelation zwischen weiblichen Präferenzen und männlichen Merkmalen, weil Weibchen mit einer besonderen Präferenz dazu neigen, sich nicht zufällig mit Männchen mit den korrespondierenden geschlechtlichen Verhaltensmerkmalen zu paaren. Diese genetische Korrelation führt zu Veränderungen bei den weiblichen Vorlieben als eine indirekte Reaktion auf die Auswahl von männlichen Merkmalen, was wiederum zu weiteren Veränderungen in beiden Charakteren führt.

Jedes Modell sagt die korrelierte Evolution der weiblichen Vorlieben und der bevorzugten männlichen Merkmale innerhalb von Populationen voraus.
Die Richtung, in der sich männliche Merkmale und weibliche Präferenzen entwickeln, hängt von stochastischen (zufälligen) und selektiven Faktoren (wie direkte Selektion männlicher Merkmale durch Prädation (Raubfische)) ab, so ist das Auftauchen unterschiedlicher Populationen zu erwarten, die abweichende Folgen von männlichen Merkmalen und weiblichen Präferenzen entwickeln (3, 4). Aber es ist auch möglich, dass weibliche Partnerwahl die Divergenz der männlichen Merkmale begrenzen könnte, wenn die Entwicklung der Paarungs-Präferenzen beschränkt ist (8-10).
Die weibliche Wahl eines ererbten (anzestralen) Typs mag erklären, warum männliche Schmetterlinge bei Arten mit mimetischen (nachahmenden) Weibchen oft nichtmimetisch (nicht nachahmend) sind (8), und konservierte Muster der Partnerwahl kann die Hybridisierung bei einigen Fischarten fördern (9, 10). Es gibt einige Hinweise für genetische Variation bei weiblichen Präferenzen (11), aber es gibt nur wenige empirische Informationen über die gemeinsame evolutionäre Dynamik der Paarungs-Präferenzen und der männlichen sekundären Geschlechtsmerkmale, um diese Ideen zu bewerten. Wir verglichen Partnerpräferenzen von weiblichen Guppys (Poecilia reticulata) aus natürlichen Populationen von Trinidad, die bezüglich der männlichen Farbmuster stark variieren, um die Idee paralleler Divergenz bei den Vorlieben und den bevorzugten männlichen Merkmalen zu überprüfen.

Die Farbmuster der männlichen Guppys variieren innerhalb und zwischen den Populationen, und einige dieser Varianten stehen mit der Prädation (12) in Verbindung.
Innerhalb der Population haben die Weibchen Partnerpräferenzen, basierend auf der Variation männlicher Farbmuster, insbesonders von orangen Flecken (7, 12-14). Daten aus drei Flüssen zeigen, dass die weiblichen Vorlieben zwischen den Populationen unterschiedlich sind und lassen vermuten, dass männliche Farbmuster und weibliche Präferenzen über Populationen hinweg kovariieren (covary) können (15, 16).
Wir präsentieren Daten über die Präferenzen und Farbmuster aus sieben Populationen von sechs Flüssen (Tabelle 1). Alle Experimente wurden mit Fischen durchgeführt, die von Individuen abstammen, welche vor weniger als drei Generationen in Trinidad gesammelt wurden und unter standardisierten Bedingungen aufgezogen wurden (14).
Jungfräuliche Weibchen in unseren Experimenten wurden in Geschwister-Gruppen gehalten und von den Männern getrennt, bevor sich die männlichen Farbmuster entwickelten.
Männchen wurden bis zur Reife in Geschwister-Gruppen aufgezogen und durften dann mit den Bestands-Weibchen für mehrere Tage kommunizieren,
bevor wir sie in Experimenten benutzten. Die weibliche Wahl basierte auf der relativen Fläche von Orangepigment der männlichen Farbmuster (oranger Bereich; 17) und wurde in 1.0 zu 0.5 zu 0.3 Meter Becken in experimentale Gruppen von sechs Männchen und sechs Weibchen untersucht (mit Kies auf drei Seiten und am Boden), und es wurden die geschlechtlichen Antworten der Weibchen zu dem Balzverhalten (18) eines jeden Männchens (14, 16, 19) beobachtet. Die relative Attraktivität eines vorgegebenen Männchens zu den Weibchen in der Gruppe wurde aufgrund des Anteils seines Balzverhaltens geschätzt, welches eine geschlechtliche Reaktion auslöste (D) Einzelne Weibchen wurden nicht unterschieden, daher ist D ein Aggregatmesser für die Präferenzen von allen sechs Weibchen als Gruppe. Diese Verhaltensmessung prognostiziert den männlichen Paarungserfolg (20).
Der Grad der Präferenz für orange Fläche wurde als die Regression von D auf orange Fläche für alle Fische geschätzt, welche in dieser Sitzung verwendet wurden. Der Anstieg dieser Regression, den wir Präferenz-Slope (Anstieg) nannten, ist ein Maß für den Gesamtgrad der Präferenzen für orange Fläche von Weibchen in einer bestimmten Beobachtungs-Studie. Frühere Experimente mit Guppys aus Trinidads Paria Fluss zeigten einen signifikanten Rückgang von D auf orange Bereiche, was eine Präferenz für Männchen mit größeren orangen Flächen anzeigt. Die Analyse der Verhaltensdaten und experimentellen Manipulationen lassen vermuten, dass der Auslösereiz bei den Weibchen tatsächlich die orangen Flecken sind, statt der korrelierten Verhaltensunterscheidung zwischen den Männchen. Es gibt keine signifikanten Unterschiede zwischen den orangen Flächen Klassen, weder in der Wartezeit vor der Balz noch bei der Balz Rate, und die weiblichen Präferenzen für Orange verschwindet bei orangem Licht, nicht aber bei anderen Umgebungslicht-Farben (14).

Jede Versuchsgruppe bestand aus sechs Männern aus einer Population und sechs Weibchen aus der gleichen oder einer anderen Population. Mehrere replizierte replizierte Männchen- Gruppen wurden während dieser Studie aus jeder Population gezogen. Jeder männliche Gruppe wurde getestet, in separaten Versuchen mit Weibchen aus der eigenen und aus einemroder mehreren anderen Populationen, sowie die Paria Population, die die größte Entwicklung von Orange (Tabelle 1) hat. Männchen wurden ausgewählt, so dass jedes durch einzigartige Farbmuster identifiziert werde konnte, und ihre relative Orange Pigmentflächen wurden festgehalten (17). Präferenzanstiege bei den Weibchen aus unterschiedlichen Populationen wurden verglichen, um die Hypothese der korrelierten Entwicklung der weiblichen Präferenzen und der männlichen Merkmale zu testen; wir sagten voraus, dass der Präferenzanstieg der Weibchen mit den durchschnittlichen orangen Bereichen der Männchen aus der eigenen Population korrelieren sollte.
Weibliche Präferenzen wurden in einer getrennten Analyse mitTest-Männchen aus jeder Population verglichen (Tabelle 1 und Abb. 1 bis 3).

Der durchschnittliche orange Bereich der männlichen Farbmuster variierte von 5 bis 17% der Körperoberfläche zwischen den Populationen (Tabelle 1). Die Populationen variierten deutlich in der Stärke der auf orange Flächen bezogenen der Präferenzen, wenn die Weibchen mit Paria, Marianne, und Quare Männchen (Abb. 1 und 2 und Tabelle 1) getestet wurden; das sind die drei Populationen mit den größten mittleren orangen Bereichen. In allen drei Fällen korrelierte die Stärke der weiblichen Präferenzen mit den mittleren orangen Bereichen der Männlichen aus der Population der Weibchen (Tabelle 1). Bei Tests mit Paria Männchen (Abb. 1), hatten die Weibchen aus den drei hohen orangen Populationen einen beständigen positiven Präferenzanstieg (16 von 17 Studien), während Weibchen aus den anderen vier Populationen kein einheitliches Präferenzmuster zeigten (8 von 18 Studien positiv, x2 = 10.01, 1 DF, P <0,001). Tests mit Männchen aus den Marianne und Quare Populationen zeigten eine ähnliches Muster, aber es gibt zu wenige Daten aus niedrig-orange Populationen für statistische Tests. Wir interpretieren dies als genetische Variation, weil alle getesteten Fische im Labor geboren und unter identischen Laborbedingungen gezüchtet wurden, manche seit mehr als
zwei Generationen.
Tests mit Männern aus den verbleibenden vier niedrig-orange Populationen zeigten keine Unterschiede bei den weiblichen Präferenzen weiblichen Vorlieben zwischen den Populationen und keine Korrelation mit der orange-Flächen-Population (Abb. 3 und Tabelle 1). Die Weibchen waren vielleicht nicht in der Lage zwischen den Männchen aus orange Populationen und den Männchen aus weniger orange Populationen zu unterscheiden. Diese Ergebnisse unterstützen eine Vorhersage der vielen verschiedenen Arten der geschlechtlichen Selektions-Theorien: Weibchen aus Guppy Populationen mit den meisten orangen Männchen zeigen den höchsten Grad an Präferenz für Orange, und solche mit wenig orangen Männchen zeigten eine geringere Präferenz.
Weibliche Präferenzen scheinen sich parallel mit männlichen Farbmuster in diesen Populationen entwickelt zu haben. Wir wissen nicht, ob Unterschiede in Farbe Muster einfach eine direkte Folge der Variation der Präferenzen sind, oder ob sich die Präferenzen selbst als indirekte Reaktion auf die natürliche Selektion der Farbmuster, wie sie durch das Fisher-Modell der geschlechtlichen Selektion (2, 3) vorhergesagt werden, entwickelt haben.





Einige veröffentlichte Studien stützen (15, 21) unsere Ergebnisse und andere widersprechen (10, .13) ihnen. Breden und Stoner (15) berichten, dass weibliche Guppys von Orten mit geringer Prädations-Intensität eine stärkere Präferenz für hellere und aktiv werbende Männchen haben als Weibchen von Orten mit stärkerer Prädations-Intensität. Männchen aus Lokalitäten mit niedriger Prädation tendieren zu helleren Farbmustern als hoch- Prädations- Männchen (12); aber Breden und Stoner quantifizierten nicht die Farbmuster der Populationen, die sie untersucht haben. Unterschiede in der dominanten Frequenz von Rufen von Cricket Fröschen (Acris crepitans) korrelieren mit der Variation in der Abstimmung des weiblichen auditorischen Systems. Dieser physiologische Unterschied bei Weibchen ist nicht das Ergebnis von Pleiotropie (Veränderung mehrerer Merkmale durch ein Gen) oder Allometrie (Vergleiche zwischen Körpergröße und anderen Merkmalen) und führt zu bevorzugter Phonotaxis (Orientierung zur Schallquelle) und möglicher Paarungssiebung (21). Im Gegensatz zu unseren Ergebnissen berichteten Kodric-Brown (13) konsistente Präferenzen der einzelnen weiblichen Guppys auf der Grundlage von Unterschieden im Gepränge (showiness) der männlichen Farbmuster und dem Betrag an der karotinoid-Farben (orange, rot und gelb). Bei den Weibchen waren die Präferenzen von zwei Inzucht- Laborstämme und einem domestizierten gewöhnlichen Aquarium Stamm ähnlich. Dies könnte einen genetische Unterschied zwischen inländischen und wilden Guppy Stämme widerspiegeln, die sich in der Geschichte ihrer Inzucht und ihrer Selektion auf Farbmuster radikal unterscheiden. In zwei anderen Studien (10, 22), waren die Präferenzen zwischen eng verwandten Spezies Paaren konsistent (einheitlich), aber die bevorzugten männlichen Merkmale unterschieden sich, was darauf hindeutet, dass die Präferenzen der Entwicklung der entsprechenden männlichen Merkmale voraus gehen. Weibchen von Xiphophorus nigrensis und. X. pygmaeus Fischen bevorzugen große Männchen mit aufwendiger Balz, aber solche Männchen fehlen bei X . pygmaeus. Weibchen beider Froscharten Physalaemus pustulosus und P. coloradorum sind am empfindlichsten bei männlichen Lockrufen auf niedriger Frequenz, aber dieses Element fehlt bei den P. Coloradorum Lockrufen. In beiden Xiphophorus und Physalaemus Variationen sind die männlichen Merkmale nicht mit einer entsprechenden Variation bei weiblichen Präferenzen verbunden, was darauf hindeutet, dass weibliche Präferenzen vor der Entwicklung der männlichen Merkmale datierten und sich nicht parallel mit ihnen (22) entwickelt haben. Aber unsere Daten stimmen nicht mit dieser Hypothese überein, da wir parallele Variationen bei männlichen Merkmalen und weiblichen Präferenzen vorfinden.










Die variable Ergebnisse anderer Studien könnten einfach die Unterschiede in der Evolutionsgeschichte der wenigen Stämme wiederspiegeln, die in jeder dieser Studien verwendet wurden. Wenn wir nur die Paria, Marianne, und Quare Flüsse studiert hätten, hätten wir zu dem Schluss kommen können, dass Weibchen einheitliche Präferenzens hätten, und wenn wir nur die andere studiert hätten, würden wir festgestellt haben, dass Orange bei der geschlechtlichen Selektion unwichtig sei. Ein kritischer Test der Vorhersagen der Theorie der geschlechtlichen Selektion erfordert Tests bei vielen verschiedenen Populationen, und diese sollten sich in der Verteilung der männlichen Merkmale so weit wie möglich unterscheiden.

Unser Befund der korrelierte Evolution von Farbmustern und weiblichen Präferenzen basierend auf Farbmustern bedeutet, dass geschlechtliche Selektion für die Divergenz von Populationen wichtig sein kann. Die Divergenz der Paarungs- Präferenzen könnte einen ersten Schritt zur Übernahme der reproduktiven Isolation zwischen den Populationen und das Potential für zukünftige Artbildung und Divergenz darstellen (3, 4).





************************************************************************************************************************************************

Correlated Evolution of Female Mating Preferences and
Male Color Patterns in the Guppy Poecilia reticulata
ANNE E. HOUDE AND JOHN A. ENDLER

A. E. Houde, Department of Ecology and Evolutionary
Biology, Princeton University, Princeton, NJ 08544-
1003.
J. A. Endler, Department of Biological Sciences, University
of California, Santa Barbara, CA 93106.

Sexual selection may explain why secondary sexual traits of males are so strongly developed in some species that they seem maladaptive. Female mate choice appears to favor the evolution of conspicuous color patterns in male guppies (Poecilia reticulata) from Trinidad, but color patterns vary strikingly among populations. According to most theory, correlated evolution of female mating preferences and preferred male traits within populations could promote this kind of divergence between populations. But mating preferences could also constrain the evolution of male traits. In some guppy populations, females discriminate among males based on variation in the extent of orange pigment in male color patterns, and populations differ significantly in the degree offemale preferences for orange area. In a comparison ofseven populations, the degree offemale preference based on orange is correlated with the population average orange area. Thus male traits and female preferences appear to be evolving in parallel.

DARWIN (1) SUGGESTED THAT MATE choice by females can lead to the evolution of elaborate sexual display
traits. Models of sexual selection (2-6) assume genetic variation in female preferences and suggest mechanisms for correlated
evolutionary changes in both female preferences and male secondary sexual traits. Female mating preferences affect the evolution of male traits directly. Changes in female preferences may result from direct selection, indirect "good genes" selection (5, 7), or correlated effects of selection on other traits or functions. Environmental differences can affect how females perceive males, leading to nongenetic differences in the expression of preferences (6). In addition, the Fisher model of sexual selection (2, 3) predicts a withinpopulation genetic correlation between female preferences and male traits because females with a particular preference tend to mate nonrandomly with males with the corresponding sexual display traits. This genetic correlation leads to changes in female preferences as an indirect response to selection on male traits, leading in tum to further
changes in both characters. Each model predicts correlated evolution of female preferences and preferred male traits within
populations. The direction in which male traits and female preferences evolve depends
on stochastic and selective factors (such as direct selection on male traits by predators), so different populations are expected to
evolve divergent suites of male traits and female preferences (3, 4). But it is also possible that female mate choice could limit
the divergence of male traits if the evolution of mating preferences is constrained (8-10). Female choice for an ancestral type may explain why male butterflies are often nonmimetic in species with mimetic females (8), and conserved patterns of mate choice may promote hybridization in some fish species (9, 10). There is some evidence for genetic variation in female preferences (11), but there is little empirical information on the joint evolutionary dynamics of mating preferences
and male secondary sexual traits to evaluate these ideas. We compared mating preferences offemale guppies (Poecilia reticulata) from natural Trinidad populations that vary greatly in male color patterns to test the idea of parallel divergence in preferences and preferred male traits.
The color patterns of male guppies vary within and between populations, and some of this variation is related to differences in predation regime (12). Within populations, females have mating preferences based on variation in male color pattems, particularly orange spots (7, 12-14). Data from three streams show that female preferences differ among populations
and suggest that male color pattems and female preferences may covary across populations (15, 16). We present data on preferences and color pattems from seven populations in six streams (Table 1). All experiments were conducted with fish
descended from individuals collected in Trinidad less than three generations previously and raised under standard conditions
(14). Virgin females used in our experiments were reared in sibling groups and separated from males before male color patterns developed. Males were reared to maturity in sibling groups and then were allowed to interact with stock females for several days
before we used them in experiments. Female choice is based on the relative area of orange pigment in male color patterns (orange area; 17) and was studied by placing experimental groups of six males and six females in 1.0 by 0.5 by 0.3 m aquaria (with gravel on three sides and the bottom), and observing the sexual responses of females to the courtship displays (18) of each male (14, 16, 19). The relative attractiveness of a given male to the females in the group was estimated as the fraction of his displays that elicited a sexual response (D) Individual females were not distinguished, so D is an aggregate measure of preference of all six females as agroup. This behavioral measure of preference predicts male mating succes (20). The degree of preference for orange area is estimated as the regression of D on orange area for all fish used in that session. The slope of this regression, which we call preference slope, is a measure of the overall degree of preference for orange area for females in a given observition trial. Previous experiments with guppies from Trinidad's Paria river showed a significant regression of D on orange area, indicating preference for males with greater orange area. Analysis of behavioral data and experimental manipulations suggest that the cue used by females is indeed the orange spots rather than the correlated behavioral differences in males. There are no significant differences among orange area classes in either latency to court oder courtship rate, and female preferences for orange disappear under orange orange but not other ambient light colors (14).

Each experimental group consisted of six males from one population and six females from the same or another population. Several replicate groups of males were drawn from each population during this study. Each male group was tested, in seperate trials, with females from its own and one or more other populations. as well as the Paria population, which has the greatest developement of orange (Table 1). Males were chosen so that each could be identifuied by unique color patterns, and their relative orange pigment area was recorded (17). Preference slopes were compared among females from different populations to test the hypothesis of correlated evolution of female preferences and male traits; we predicted that the preference slope of females should be correlated with the average orabge areas of females from their own populations. Female preferences were compared in seperate analysis for test males from each population (Table 1 and Fig. 1 to 3).
The average oarnge area of male color patterns varied from 5 to 17% of body area among populations (Table 1). Populations varied significantly in the strength of preferences based on orange area when females were tested with Paris, Marianne, and Quare males (Figs. 1 and 2 and Table 1); these are the three populations with the greatest mean orange areas. In all three cases the strength of female preferences was correlated with mean orange area of males from the female's population (Table 1). In tests with Paria males (Fig. 1), females from the three high orange populations consistently had positive
preference slopes (16 of 17 trials), whereas females from the other four populations showed no consistent pattern of preference
(8 of 18 trials positive; x2 = 10.01, 1 df, P < 0.001). Tests with males from the Marianne and Quare populations showed a
similar pattern but there are too few data from low orange populations for statistical tests. We interpret this as genetic variation
because all fish tested were born in the laboratory and were reared under identical laboratory conditions, some for more than
two generations. Tests involving males from the remaining four low orange populations revealed no differences in female preferences between populations and no correlation with population orange area (Fig. 3 and Table 1). Females may have been unable to discriminate among males based on orange area in populations where there is little orange. These results support a prediction of many different kinds of sexual selection theory: females from guppy populations with the most orange in males show the greatest degree of preference for orange, and those with little orange show little preference.
Female preferences appear to have evolved in parallel with male color patterns in these populations. We do not know if variation in color patterns is simply a direct consequence of variation in preferences or if preferences
themselves have evolved as an indirect response to natural selection on color patterns as predicted by the Fisher model of sexual selection (2, 3).

Some published studies support (15, 21) and others contradict (10,.13) our results. Breden and Stoner (15) reported that female guppies frtom places with low predation intensity have a stronger preference for brighter and more actively courting males than do females from places with more severe predation. Males from low predation localities tend to have brighter color patterns than high predation males (12) but Breden and Stoner did not quantify the color patterns of the populations that they studied. Variation in the dominant frequency of advertisements calls of cricket frogs (Acris crepitans) is correlated with variation in the tuning of the female auditory system. This physiological difference amiong females is not a result of pleiotropy or body size allometry and results in preferential phonotaxis and possible assortative mating (21). In contrast to our results, Kodric -Brown (13 reported consistent preferences of individual female guppies based on differences in showiness of male color patterns ant the amount of carotenoid (orange, red, and yellow) colors. Preferences were similar among females from two inbred laboratory strains and a domesticated common aquarium strain. This might reflect a genetic difference between domestic and wild guppy strains, which differ radically in history of inbreeding and selection for color patterns. In two other studies (10, 22), mating preferencies are consistent between closely related species pairs, but preferred male traits differ, suggesting that preferences may preced the evolution of corresponding male traits. Females of both Xiphophorus nigrensis and. X. pygmaeus fish prefer large-morph males with eloberate courtship, but such males are lacking in X. pygmaeus. Females of both Physalaemus pustulosus and P. coloradorum frogs are most sensitive to low-frequency chuck elements of male calls, but this element is lacking in P. Coloradorum calls. In both Xiphophorus and Physalaemus variation in the male trait is not associated with corresponding variation in female preferences, suggesting that female preferences may have predated the evolution of male traits and did not evolve in parallel with them (22). But our data are inconsistent with that hypothesis because we do find parallel variation in male traits and female preferences.

The variable results of other studies may smply reflect differences in evolutionary history of the few strains used in each of those studies. If we had studied only the Paria, Marianne, and Quare rivers, we might have concluded that females had consistent preferences, and if we had studied only the others, we would have concluded that orange was unimportant in sexual selection. A critical test of the predictions of sexual selection theory requires testing in many different populations differing as much as possible in male trait distribution.

Our finding of correlated evolution of color patterns and femakle preferences based on color patterns implies that sexual selection can be important in the divergence of populations. The divergence of mating preferences could represent a first step toward acquisition of reproductive isolation between populations, and the potential for future speciation and divergence (3, 4).




Fig. 1.
Degree of female preference for orange among Paria males, as a function of the average orange area (x 100) in the female source populations. Each point gives the degree of preference among six males inone observation session. Note that the number of observation periods is unequal among streams. The symbols indicate female source populations. Open square, Arima; open circle, Guanapo; star, Ocopuche 1; open triangle. Oropuche 4; closed triangel, Quare; closed square, Marianne; and solid circle, Paria.





Fig. 2.
Degree of female preference for orange
among (A) Marianne and (B) Quare males, as a
function of the average orange area (x 100) in
female source populations (defined in Fig. 1).





Fig. 3.
Degree of female preference for orange among (A) Oropuche 4; (B) Oropuche 1, (C) Guanapo, and (D) Arima males, as a function of the average orange area (x100) in female source populations (defined in Fig. 1). These males have the smallest average of orange area among the seven populations we used in this study (Table 1).




Table 1.
Populations tested, amount of orange, and statistical tests for variation in female preferences
shown in Figs. 1 to 3. Each row gives the results of experiments in which females from several
populations were tested with males from one population. Population names are rivers in the northern
range of Trinidad, where the stocks were collected; Oropuche 1 and 4 are different sites on the
Oropuche river. Orange area is given as relative orange area (17) times 100. The abbreviation K-W is
the Kruskal-Wallis test statistic for differences in degree of preference; rs is the Spearman rank
correlation between female preference slope and average relative orange areas of males from the
population offemales tested; and n is the sample size for orange area measurement (column 2) and total
number of observation sessions (column 7).

REFERENCES AND NOTES
1. C. Darwin, The Descent of Man and Selection in Relation to Sex (John Murray, London, 1871).
2. R. A. Fisher, The Genetical Theory ofNatural Selection (Clarendon Press, Oxford, 1930); M. Kirkpatrick,
Evolution 36, 1 (1982); Am. Nat. 127, 222 (1986).
3. R. Lande, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 78, 3721 (1981).
4. , Evolution 36, 213 (1982); and M. Kirkpatrick, J. Theor. Biol. 133, 85 (1988).
5. A. Zahavi, J. Theor. Biol. 53, 205 (1977); W. D. Hamilton and M. Zuk, Science 218, 384 (1982); A. Kodric-Brown and J. H. Brown, Am. Nat. 124,309 (1984); I. L. Heisler, Evolution 38, 1283 (1984); Heredity 55, 187 (1985).
6. See review by M. Kirkpatrick, Annu. Rev. Ecol. Syst. 18, 43 (1987). For effects of perception, see J. A. Endler, in Predator-Prey Relationships, M. E. Feder and G. V. Lauder, Eds. (Univ. of Chicago Press, Chicago, IL, 1986), pp. 109-134 and J. A. Endler, Evol. Biol. 11, 319 (1978).
7. J. A. Endler, Evolution 34, 76 (1980).
8. J. R. G. Turner, Biol. J. Linn. Soc. 10, 385 (1978).
9. A. Kodric-Brown, Trends Ecol. Evol. 4, 329 (1989).
10. M. J. Ryan and W. E. Wagner, Jr., Science 236, 595 (1987).
11. M. E. N. Majerus, P. ODonald, J. Weir, Nature 300, 521 (1982); M. E. N. Majerus, P. O'Donald, P. W. E. Kearns, H. Ireland, ibid. 321, 164 (1986); I. L. Heisler, Genet. Res. Camb. 44, 133 (1984); A. J. Moore, Behav. Genet. 19, 717 (1989).
12. J. A. Endler, Environ. Biol. Fishes 9, 173 (1983).
13. A. Kodric-Brown, Behav. Ecol. Sociobiol. 17, 199 (1985).
14. A. E. Houde, Evolution 41, 1 (1987); K. D. Long and A. E. Houde, Ethology 82, 316 (1989).
15. F. Breden and G. Stoner, Nature 329, 831 (1987); G. Stoner and F. Breden, Behav. Ecol. Sociobiol. 22, 285 (1988).
16. A. E. Houde, Anim. Behav. 36, 510 (1988).
17. Male color patterns were recorded by anesthetizing males in 0.03% methane tricainesulfonate (MS-222) solution and photographing them with Kodak Ektachrome 160 slide film under tungsten light. Color patterns were traced from projected slides and the areas of orange spots were calculated by a computer and digitizer. The relative area of orange in a color
pattern (orange area) is the sum of the areas of all orange and orange-red spots divided by the total profile area of the fish's body, excluding fins. We used relative rather than absolute orange area to eliminate any potential effects of pleiotropy or allometry of body size.
18. In a courtship display, a male moves in front of a female, stiffens his body into an S-shape, and vibrates
vertically and around its long axis. Courting males move among females, performing one or more displays to each. Females respond to male displays by moving toward the male with a gliding motion distinct from normal swimming. Displays were recorded only if they were observed from initiation, were uninterrupted, and were directed to a particular
female [G. P. Baerends, R. Brouwer, H. T. Waterbolk, Behaviour 8, 249 (1955); R. N. Liley, Behavior Suppl. 13, 1 (1966)].
19. A female response to a male's display was scored if she ceased her previous activity, oriented toward the
male, and glided unambiguously toward him. In a given observation session, males were observed courting females introduced to the males as virgins 24 hours previously. We used this delay because most virgins copulate almost immediately with the first male they see. Males and females usually cease all sexual activity for 30 min or more after copulation, making observations difficult. Females remain responsive to males for several days after they are
first introduced to males, and copulations are less likely to interfere with observation sessions after the first 24 hours. For each male in turn, 5-min focal observations were made, recording the presence and frequency of his displays and female responses. To ensure that each male had been observed displaying to as many females as possible, we made an additional 20-min opportunistic observation in which we shifted attention rapidly from male to male, recording displays and responses as they occurred. Males that performed fewer than five displays in an observation session were