Agentes atuando em sociedade devem agir de maneira coerente para atingir um objetivo comum. A coordenação nos sistemas multiagente previne o comportamento caótico dos agentes, permite que o sistema lide com restrições globais e a interdependência entre os agentes, e faz com que o sistema possa ser composto por agentes com diferentes competências. A coordenação pode ser baseada na estrutura organizacional, onde a comunidade de agentes atua a favor de um objetivo comum através da forma como estão organizados. Em ambientes dinâmicos a organização dos agentes deve se adaptar a mudanças nos objetivos do sistema, na disponibilidade de recursos, nos relacionamentos entre os agentes, e assim por diante. Esta flexibilidade é um problema chave nos sistemas multiagente e está relacionada a modelos de adaptação como os observados nos insetos sociais. O presente trabalho propõe uma abordagem para a geração e adaptação da organização de um sistema multiagente, em tempo de execução, utilizando como base os modelos teóricos de organização das colônias de insetos sociais. Esta abordagem enfoca a alocação e o escalonamento dinâmicos de tarefas distribuídos entre agentes com diferentes competências e em ambientes de larga escala. Dois cenários principais são utilizados para experimentar e validar a abordagem proposta. Estes cenários estão baseados em problemas de pesquisa operacional denominados Resource-Constrained Project Scheduling Problem (RCPSP) e o Generalized Assignment Problem (GAP). Este trabalho contribui para o avanço do estado-da-arte no estudo e desenvolvimento de sistemas multiagente e na modelagem e aplicação de técnicas de inteligência de enxames em problemas computacionais. A abordagem proposta para coordenação de agentes em cenários complexos é nova, eficaz e robusta. De maneira geral, esta abordagem contribui para busca da solução de problemas de coordenação de sistemas multiagente aplicados a problemas reais. / A community of individual agents must work in a coherent manner to reach some common goal. The coordination process in multiagent systems prevents chaotic behavior of agents, makes the system able to deal with global constraints and inter-agents dependencies, and allows the system to be composed of agents with different capabilities. This process is normally based on the organizational structure, where the community of agents works towards the system goal through the manner they are organized. However, in dynamic environments, agents must be able to adapt to the changing goals of the system, to the resources available, to their relationships with another agents, to changes on the environment and so on. This problem is a key one in multiagent systems and relates to models of adaptation, such as those observed among social insects. This work proposes a new approach to generate and adapt the multiagent organization on the fly based on the theoretical models of social insects colonies organization. This approach focuses on distributed dynamic scheduling and task allocation using agents with different capabilities in large scale environments. Two main scenarios have been used to experiment and validate the proposed approach: the Resource-Constrained Project Scheduling Problem (RCPSP) and the Generalized Assignment Problem (GAP). This work contributes to advancing the state-of-the-art in the study and development of multiagent systems and in the modeling and application of swarm intelligence techniques. The proposed approach to coordinate agents in complex scenarios is novel, effective and robust. This approach contributes to the search of coordination solutions to multiagent systems real applications.

Agrupamento de dados é o processo que consiste em dividir um conjunto de dados em grupos de forma que dados semelhantes entre si permaneçam no mesmo grupo enquanto que dados dissimilares sejam alocados em grupos diferentes. Técnicas tradicionais de agrupamento de dados têm sido usualmente desenvolvidas de maneira centralizada dependendo assim de estruturas que devem ser acessadas e modificadas a cada passo do processo de agrupamento. Além disso, os resultados gerados por tais métodos são dependentes de informações que devem ser fornecidas a priori como por exemplo número de grupos, tamanho do grupo ou densidade mínima/máxima permitida para o grupo. O presente trabalho visa propor o bee clustering, um algoritmo distribuído inspirado principalmente em técnicas de inteligência de enxames como organização de colônias de abelhas e alocação de tarefas em insetos sociais, desenvolvido com o objetivo de resolver o problema de agrupamento de dados sem a necessidade de pistas sobre o resultado desejado ou inicialização de parâmetros complexos. O bee clustering é capaz de formar grupos de agentes de maneira distribuída, uma necessidade típica em cenários de sistemas multiagente que exijam capacidade de auto-organização sem controle centralizado. Os resultados obtidos mostram que é possível atingir resultados comparáveis as abordagens centralizadas. / Clustering can be defined as a set of techniques that separate a data set into groups of similar objects. Data items within the same group are more similar than objects of different groups. Traditional clustering methods have been usually developed in a centralized fashion. One reason for this is that this form of clustering relies on data structures that must be accessed and modified at each step of the clustering process. Another issue with classical clustering methods is that they need some hints about the target clustering. These hints include for example the number of clusters, the expected cluster size, or the minimum density of clusters. In this work we propose a clustering algorithm that is inspired by swarm intelligence techniques such as the organization of bee colonies and task allocation among social insects. Our proposed algorithm is developed in a decentralized fashion without any initial information about number of classes, number of partitions, and size of partition, and without the need of complex parameters. The bee clustering algorithm is able to form groups of agents in a distributed way, a typical necessity in multiagent scenarios that require self-organization without central control. The performance of our algorithm shows that it is possible to achieve results that are comparable to those from centralized approaches.

O processo reprodutivo é de extrema importância para os organismos vivos, é através dele que os indivíduos transmitem as informações contidas em seus genes para as próximas gerações. Para que qualquer indivíduo seja bem-sucedido nesse processo, o primeiro desafio a ser superado é encontrar um parceiro sexual. Para cumprir essa tarefa, machos e fêmeas comunicam sua presença utilizando uma variedade de canais sensoriais. Nas abelhas sociais,o encontro entre machos e fêmeas é um processo complexo e resultado de um refinado sistema de comunicação, mediado principalmente por sinais químicos. Embora Meliponini seja o maior e mais diverso grupo de abelhas sociais, existem poucas informações sobre a comunicação sexual desses insetos. Um fenômeno comum nesse grupo de abelhas é a formação de grandes agregados de machos nas proximidades de colônias que possuem uma rainha virgem. No entanto, os sinais envolvidos na atração dos machos e na formação desses agregados são pouco conhecidos. Desse modo, este trabalho objetivou investigar os fatores envolvidos na comunicação sexual de Meliponini. Para explorar esse problema, nós realizamos uma revisão sobre a biologia reprodutiva dessas abelhas (cap. 1), testamos o papel das forrageiras na atração de machos (cap.2), identificamos os compostos presentes nas marcas depositadas por machos nas agregações (cap.3) e investigamos os fatores relacionados à escolha dos machos por uma determinada colônia (cap. 4). Os resultados obtidos apontam que as forrageiras têm um papel central na atração dos machos e que os machos depositam ativamente seus hidrocarbonetos cuticulares nos locais de agregação. Além disso, foi possível identificar que a atratividade de uma colônia está relacionada com a sua biomassa. Assim, esses resultados contribuem para ampliar nosso conhecimento sobre o processo reprodutivo em abelhas sem ferrão e mostram que a comunicação sexual desse grupo de insetos é um processo tão complexo quanto fascinante que envolve machos, rainhas e operárias / Reproduction is the utmost important process for living organisms since it is through this process that individuals can transmit their genetic information to the next generation. To be successful in this process, the first challenge individuals need to overcome is finding a sexual partner. To accomplish this task, males and females communicate their presence using several sensorial modalities. In highly eusocial bees, this complex process is the outcome of a precise chemical communication system. Stingless bees (Meliponini) represents the most species-rich group of eusocial bees and although a lot of information related to the group can be found in the literature, very little is known about their mating communication. A common phenomenon in this group of social bees is the formation of large male aggregations in front of nests during reproductive events. However, the factors involved in the formation of such male aggregation are poorly understood. Therefore, the aim of this study was to investigate the mating communication of stingless bees. To explore this problem, we reviewed the mating biology of the bees (chapter 1), tested the role of foragers in the attraction of males (chapter 2), identified the compounds that drones deposit at the aggregation site (chapter 3) and investigated the factors related to the differential attraction of males to colonies (chapter 4). Our results suggest that foragers have a central role in the long-range attraction of males and that males actively deposit their cuticular hydrocarbons at the aggregation site. Furthermore, we observed that the number of attracted males increased with the weight of colonies, showing that the attractiveness of colonies is related to their biomass. Thus, these results contribute to improve our knowledge about the reproductive process of stingless bees and show that the sexual communication of these bees is as complex as fascinating and involves males, queens and workers

Agentes atuando em sociedade devem agir de maneira coerente para atingir um objetivo comum. A coordenação nos sistemas multiagente previne o comportamento caótico dos agentes, permite que o sistema lide com restrições globais e a interdependência entre os agentes, e faz com que o sistema possa ser composto por agentes com diferentes competências. A coordenação pode ser baseada na estrutura organizacional, onde a comunidade de agentes atua a favor de um objetivo comum através da forma como estão organizados. Em ambientes dinâmicos a organização dos agentes deve se adaptar a mudanças nos objetivos do sistema, na disponibilidade de recursos, nos relacionamentos entre os agentes, e assim por diante. Esta flexibilidade é um problema chave nos sistemas multiagente e está relacionada a modelos de adaptação como os observados nos insetos sociais. O presente trabalho propõe uma abordagem para a geração e adaptação da organização de um sistema multiagente, em tempo de execução, utilizando como base os modelos teóricos de organização das colônias de insetos sociais. Esta abordagem enfoca a alocação e o escalonamento dinâmicos de tarefas distribuídos entre agentes com diferentes competências e em ambientes de larga escala. Dois cenários principais são utilizados para experimentar e validar a abordagem proposta. Estes cenários estão baseados em problemas de pesquisa operacional denominados Resource-Constrained Project Scheduling Problem (RCPSP) e o Generalized Assignment Problem (GAP). Este trabalho contribui para o avanço do estado-da-arte no estudo e desenvolvimento de sistemas multiagente e na modelagem e aplicação de técnicas de inteligência de enxames em problemas computacionais. A abordagem proposta para coordenação de agentes em cenários complexos é nova, eficaz e robusta. De maneira geral, esta abordagem contribui para busca da solução de problemas de coordenação de sistemas multiagente aplicados a problemas reais. / A community of individual agents must work in a coherent manner to reach some common goal. The coordination process in multiagent systems prevents chaotic behavior of agents, makes the system able to deal with global constraints and inter-agents dependencies, and allows the system to be composed of agents with different capabilities. This process is normally based on the organizational structure, where the community of agents works towards the system goal through the manner they are organized. However, in dynamic environments, agents must be able to adapt to the changing goals of the system, to the resources available, to their relationships with another agents, to changes on the environment and so on. This problem is a key one in multiagent systems and relates to models of adaptation, such as those observed among social insects. This work proposes a new approach to generate and adapt the multiagent organization on the fly based on the theoretical models of social insects colonies organization. This approach focuses on distributed dynamic scheduling and task allocation using agents with different capabilities in large scale environments. Two main scenarios have been used to experiment and validate the proposed approach: the Resource-Constrained Project Scheduling Problem (RCPSP) and the Generalized Assignment Problem (GAP). This work contributes to advancing the state-of-the-art in the study and development of multiagent systems and in the modeling and application of swarm intelligence techniques. The proposed approach to coordinate agents in complex scenarios is novel, effective and robust. This approach contributes to the search of coordination solutions to multiagent systems real applications.

Agrupamento de dados é o processo que consiste em dividir um conjunto de dados em grupos de forma que dados semelhantes entre si permaneçam no mesmo grupo enquanto que dados dissimilares sejam alocados em grupos diferentes. Técnicas tradicionais de agrupamento de dados têm sido usualmente desenvolvidas de maneira centralizada dependendo assim de estruturas que devem ser acessadas e modificadas a cada passo do processo de agrupamento. Além disso, os resultados gerados por tais métodos são dependentes de informações que devem ser fornecidas a priori como por exemplo número de grupos, tamanho do grupo ou densidade mínima/máxima permitida para o grupo. O presente trabalho visa propor o bee clustering, um algoritmo distribuído inspirado principalmente em técnicas de inteligência de enxames como organização de colônias de abelhas e alocação de tarefas em insetos sociais, desenvolvido com o objetivo de resolver o problema de agrupamento de dados sem a necessidade de pistas sobre o resultado desejado ou inicialização de parâmetros complexos. O bee clustering é capaz de formar grupos de agentes de maneira distribuída, uma necessidade típica em cenários de sistemas multiagente que exijam capacidade de auto-organização sem controle centralizado. Os resultados obtidos mostram que é possível atingir resultados comparáveis as abordagens centralizadas. / Clustering can be defined as a set of techniques that separate a data set into groups of similar objects. Data items within the same group are more similar than objects of different groups. Traditional clustering methods have been usually developed in a centralized fashion. One reason for this is that this form of clustering relies on data structures that must be accessed and modified at each step of the clustering process. Another issue with classical clustering methods is that they need some hints about the target clustering. These hints include for example the number of clusters, the expected cluster size, or the minimum density of clusters. In this work we propose a clustering algorithm that is inspired by swarm intelligence techniques such as the organization of bee colonies and task allocation among social insects. Our proposed algorithm is developed in a decentralized fashion without any initial information about number of classes, number of partitions, and size of partition, and without the need of complex parameters. The bee clustering algorithm is able to form groups of agents in a distributed way, a typical necessity in multiagent scenarios that require self-organization without central control. The performance of our algorithm shows that it is possible to achieve results that are comparable to those from centralized approaches.

A capacidade de discriminação entre indivíduos geneticamente relacionados é de fundamental importância na teoria de Hamilton da Seleção Parental. Insetos sociais utilizam-se do olfato no reconhecimento, sendo os compostos presentes na cutícula dos indivíduos os responsáveis por esta mediação. Nesses insetos as pistas utilizadas no sistema de reconhecimento podem provir de diversas fontes distintas, tanto endógenas quanto exógenas. As pistas exógenas podem ser absorvidas a partir de materiais de construção do ninho, alimentos ou da rainha. Apesar de existir uma grande literatura a respeito dessa aquisição em formigas, cupins, abelhas melíferas e abelhas solitárias, pouco se sabe a respeito de abelhas sem ferrão. Dessa forma, o presente estudo teve como principais objetivos a análise da composição química cuticular da abelha sem ferrão Frieseomelitta varia (Lepeletier, 1836) e a verificação da influência da alimentação e dos materiais de construção do ninho na formação dos sinais utilizados nos sistemas de reconhecimento e defesa. Foram identificados um total de 48 compostos presentes na cutícula de F. varia. Dentre esses compostos os mais comuns foram hidrocarbonetos, divididos em alcanos, alcenos e alcadienos. Os hidrocarbonetos variaram de 21 a 31 átomos de carbono e os encontrados em maiores concentrações foram o heptacosano e o nonacosano. Os compostos variaram de acordo com a casta, o gênero e a idade dos indivíduos. Os testes comportamentais, juntamente com as análises químicas indicaram que os indivíduos absorvem compostos químicos a partir dos materiais do ninho. No entanto, foi mostrado que a convergência alimentar não resulta em uma maior aceitação dos indivíduos nem em uma convergência de compostos cuticulares. / The ability to discriminate among genetic related individuals has a main importance in the Kin selection Hamiltons theory. Social insects use odor cues in recognition systems, and the main used cues are compounds present in their cuticle. These cues may originate from endogenous and exogenous sources. The exogenous cues may be absorbed from nest materials, food or even from the queen. There are numerous reports concerning the origin of these cues in ants, termites, honeybees and solitary bees, although, little is known about stingless bees. Therefore, the present work had as main objectives the study of the chemical composition of Frieseomelitta varias cuticle and the verification of food and nest materials influence in the constitution of the cues used in recognition systems. A total of 48 compounds were identified in the cuticle of F. varia. The main compounds were hydrocarbons, divided into alkanes, alkenes and alkadienes. The hydrocarbons varied from 21 to 31 carbon atoms and those found in highest concentrations were heptacosane and nonacosane. The compounds varied between castes, gender and age. The behavioral tests, in agreement with the chemical analyses, showed that the individuals absorb chemical compounds from nest material. However, the results showed that food convergence imply neither in a higher acceptance of the individuals nor in a chemical convergence.

O polifenismo facultativo, observado entre rainhas e operárias em insetos altamente eussociais tem como estímulo inicial uma alimentação diferencial na fase larval que afeta tanto o desenvolvimento geral das larvas quanto a diferenciação de órgãos e sistemas, principalmente o sistema reprodutor das fêmeas. A via de sinalização por insulina (IIS) é uma das principais vias que integra o desenvolvimento geral de animais com as suas condições nutricionais. O objetivo desse trabalho foi verificar possíveis relações entre a via de sinalização por insulina e a diferenciação das castas em abelhas Apis mellifera. A partir de análises do genoma de Apis mellifera anotamos genes integrantes desta via e verificamos que há dois genes codificadores para receptores de insulina, InR1 e InR2. Os perfis de transcrição desses dois genes obtidos por RT-PCR quantitativa, em larvas de rainhas e operárias durante o período de troca de alimentação, demonstraram que há diferenças consideráveis nos padrões temporais e nos níveis dos transcritos para os receptores de insulina, InR1 (GB15492) e InR2 (GB18331), dentro de cada casta, como também entre as duas castas. Em rainhas verificamos uma interessante variação na transcrição de InR1, que no terceiro instar larval foi cerca de cinco vezes maior que a transcrição de InR2 e no quarto instar seguiu em níveis semelhantes ao de InR2. Essa variação de InR1 pode estar relacionada ao teor de proteínas da geléia real oferecida às larvas de rainhas no terceiro instar, que é maior do que teor de proteínas da geléia real oferecida a partir do quarto instar larval. Para as amostras de larvas de operárias observamos que os níveis dos transcritos dos dois receptores, InR1 e InR2, foram baixos no terceiro estágio larval e aumentaram, de maneira semelhante, até o início do quinto estágio larval, o que pode ter sido devido a algum composto existente na geléia de operária que estimule a transcrição dos genes para os receptores de insulina. Foram feitas análises complementares dos níveis de transcrição dos genes InR1 e InR2, em amostras de ovários, tanto de operárias quanto de rainhas, e em amostras de operárias adultas cultivadas em diferentes tipos de alimentações. Essas análises complementares evidenciaram que a transcrição dos genes para os receptores de insulina em Apis mellifera foi diferente nos ovários de ambas as castas, quando comparada às amostras de corpo inteiro, e que em operárias o transcrito do InR1 foi dominante ao longo de quase toda a vida adulta, sendo superado pelo transcrito InR2 apenas por volta de 13 e 15 dias.. Além disso, uma relação positiva entre o conteúdo de proteína e a transcrição de InR1 foi observada quando analisamos a sua transcrição em amostras de operárias adultas alimentadas com bee bread, uma dieta rica em proteína. Os resultados obtidos nesse trabalho, juntamente com os de Wheeler e colaboradores (2006), Seehus e colaboradores (2006), e Patel e colaboradores (2007), constituem as primeiras informações da via IIS em Apis mellifera, e servirão de base na busca da relação entre a dieta e os sinais downstream envolvidos na determinação de casta e diferenciação. / The initial stimulus that generates the facultative queen/worker polyphenism in highly social insects is a differential alimentation in the larval stages. It affects the general development of the larvae, as well as the differentiation of organs and systems, especially of the female reproductive system. The insulin signaling pathway (IIS) is one of the main pathways that integrates the general development of animals with their respective nutritional conditions. The aim of this work was to investigate the relationship between IIS and caste differentiation in the honey bee Apis mellifera. Using the available Apis mellifera genome information we annotated genes belonging to this pathway. We noted that there are two genes encoding putative insulin receptors, InR1 and InR2. The transcriptional profiles of these genes were obtained by quantitative RT-PCR of queen and workers larvae, giving special attention the period during which the larval diet changes. These results revealed considerable differences in the temporal patterns and levels of the transcripts of two the insulin receptor genes, InR1 (GB15492) and InR2 (GB18331) between the two castes and during their respective larval development. For queens we noted an interesting modulation in InR1 transcription: in the third larval instar it was about five fold higher than the transcription of InR2, but in the fourth instar both receptors were transcribed at similar levels. This variation in InR1 expression may be related to the protein content of royal jelly offered to the queen larvae in third instar, that is higher than the protein content of the royal jelly offered to fourth larvae instar. For the worker larvae samples we observed that transcripts levels of the two receptors, InR1 and InR2, were low in the third larval stage and increased in parallel until the onset of the fifth larval stage. This may have been due to some compound in the worker jelly which stimulates the transcription of both genes coding for insulin receptors. Complementary analysis of transcription levels of InR1 and InR2 were performed on ovaries of queen and worker larvae, and on adult workers maintained on different diets. These complementary analyses highlighted that transcription of the InR genes in the larval ovaries of Apis mellifera was differed from the whole body samples. In adult workers the expression of InR1 was dominant over InR2 during most of the adult life cycle, an inversion was only seen in 13 to 15 days old bees. Furthermore, a positive relationship between protein content and InR1 transcription was observed when analyzing its transcription in adult workers fed with bee bread, a protein-rich diet. The results of this work, in conjunction with those of Wheeler et al. (2007), Seehus et al. (2006) and Patel et al. (2007), are the first information on the IIS pathway in honey bees and they represent the basis for an in-depth pursuit on the relationship between diet and downstream signallng envolved in caste determination and differentiation.

O polifenismo facultativo, observado entre rainhas e operárias em insetos altamente eussociais tem como estímulo inicial uma alimentação diferencial na fase larval que afeta tanto o desenvolvimento geral das larvas quanto a diferenciação de órgãos e sistemas, principalmente o sistema reprodutor das fêmeas. A via de sinalização por insulina (IIS) é uma das principais vias que integra o desenvolvimento geral de animais com as suas condições nutricionais. O objetivo desse trabalho foi verificar possíveis relações entre a via de sinalização por insulina e a diferenciação das castas em abelhas Apis mellifera. A partir de análises do genoma de Apis mellifera anotamos genes integrantes desta via e verificamos que há dois genes codificadores para receptores de insulina, InR1 e InR2. Os perfis de transcrição desses dois genes obtidos por RT-PCR quantitativa, em larvas de rainhas e operárias durante o período de troca de alimentação, demonstraram que há diferenças consideráveis nos padrões temporais e nos níveis dos transcritos para os receptores de insulina, InR1 (GB15492) e InR2 (GB18331), dentro de cada casta, como também entre as duas castas. Em rainhas verificamos uma interessante variação na transcrição de InR1, que no terceiro instar larval foi cerca de cinco vezes maior que a transcrição de InR2 e no quarto instar seguiu em níveis semelhantes ao de InR2. Essa variação de InR1 pode estar relacionada ao teor de proteínas da geléia real oferecida às larvas de rainhas no terceiro instar, que é maior do que teor de proteínas da geléia real oferecida a partir do quarto instar larval. Para as amostras de larvas de operárias observamos que os níveis dos transcritos dos dois receptores, InR1 e InR2, foram baixos no terceiro estágio larval e aumentaram, de maneira semelhante, até o início do quinto estágio larval, o que pode ter sido devido a algum composto existente na geléia de operária que estimule a transcrição dos genes para os receptores de insulina. Foram feitas análises complementares dos níveis de transcrição dos genes InR1 e InR2, em amostras de ovários, tanto de operárias quanto de rainhas, e em amostras de operárias adultas cultivadas em diferentes tipos de alimentações. Essas análises complementares evidenciaram que a transcrição dos genes para os receptores de insulina em Apis mellifera foi diferente nos ovários de ambas as castas, quando comparada às amostras de corpo inteiro, e que em operárias o transcrito do InR1 foi dominante ao longo de quase toda a vida adulta, sendo superado pelo transcrito InR2 apenas por volta de 13 e 15 dias.. Além disso, uma relação positiva entre o conteúdo de proteína e a transcrição de InR1 foi observada quando analisamos a sua transcrição em amostras de operárias adultas alimentadas com bee bread, uma dieta rica em proteína. Os resultados obtidos nesse trabalho, juntamente com os de Wheeler e colaboradores (2006), Seehus e colaboradores (2006), e Patel e colaboradores (2007), constituem as primeiras informações da via IIS em Apis mellifera, e servirão de base na busca da relação entre a dieta e os sinais downstream envolvidos na determinação de casta e diferenciação. / The initial stimulus that generates the facultative queen/worker polyphenism in highly social insects is a differential alimentation in the larval stages. It affects the general development of the larvae, as well as the differentiation of organs and systems, especially of the female reproductive system. The insulin signaling pathway (IIS) is one of the main pathways that integrates the general development of animals with their respective nutritional conditions. The aim of this work was to investigate the relationship between IIS and caste differentiation in the honey bee Apis mellifera. Using the available Apis mellifera genome information we annotated genes belonging to this pathway. We noted that there are two genes encoding putative insulin receptors, InR1 and InR2. The transcriptional profiles of these genes were obtained by quantitative RT-PCR of queen and workers larvae, giving special attention the period during which the larval diet changes. These results revealed considerable differences in the temporal patterns and levels of the transcripts of two the insulin receptor genes, InR1 (GB15492) and InR2 (GB18331) between the two castes and during their respective larval development. For queens we noted an interesting modulation in InR1 transcription: in the third larval instar it was about five fold higher than the transcription of InR2, but in the fourth instar both receptors were transcribed at similar levels. This variation in InR1 expression may be related to the protein content of royal jelly offered to the queen larvae in third instar, that is higher than the protein content of the royal jelly offered to fourth larvae instar. For the worker larvae samples we observed that transcripts levels of the two receptors, InR1 and InR2, were low in the third larval stage and increased in parallel until the onset of the fifth larval stage. This may have been due to some compound in the worker jelly which stimulates the transcription of both genes coding for insulin receptors. Complementary analysis of transcription levels of InR1 and InR2 were performed on ovaries of queen and worker larvae, and on adult workers maintained on different diets. These complementary analyses highlighted that transcription of the InR genes in the larval ovaries of Apis mellifera was differed from the whole body samples. In adult workers the expression of InR1 was dominant over InR2 during most of the adult life cycle, an inversion was only seen in 13 to 15 days old bees. Furthermore, a positive relationship between protein content and InR1 transcription was observed when analyzing its transcription in adult workers fed with bee bread, a protein-rich diet. The results of this work, in conjunction with those of Wheeler et al. (2007), Seehus et al. (2006) and Patel et al. (2007), are the first information on the IIS pathway in honey bees and they represent the basis for an in-depth pursuit on the relationship between diet and downstream signallng envolved in caste determination and differentiation.

Os produtos naturais desempenham fundamental importância na descoberta de novos fármacos. Muitos destes fármacos originaram-se de produtos naturais microbianos o que demonstra uma extrema eficiência na habilidade dos micro-organismos de sintetizar substâncias químicas com elevado potencial biológico. Sabe-se que os insetos sociais estão sujeitos a condições climáticas e populacionais que aumentam sua susceptibilidade a parasitas. Assim, estes insetos desenvolveram um mecanismo de defesa evolutivo que consiste na associação simbiótica a bactérias capazes de biossintetizar produtos antimicrobianos contra os patógenos. Dispondo dessas informações, o presente trabalho contribuiu com o estudo dos produtos naturais biossintetizados pela bactéria Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01, provável simbionte da espécie de abelha sem ferrão Melipona scutellaris. Os micro-organismos foram isolados de colônias mantidas no Departamento de Biologia da FFCLRP-USP. Todas as linhagens foram testadas contra dois fungos entomopatogênicos - Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae; os que apresentaram atividade antifúngica tiveram seus extratos em acetato de etila e metanol preparados e foram avaliados em ensaios antiparasitários contra Trypanosoma cruzi e Leishmania donovani. A bactéria ALLI-03-01, isolada do alimento larval, foi escolhida para os estudos químicos, pois apresentou satisfatória atividade antifúngica e proeminente atividade antiparasitária. Este micro-organismo foi identificado pelo sequenciamento do gene 16S rRNA como sendo a bactéria Paenibacillus polymyxa, conhecida pela alta capacidade de produção de metabólitos secundários. Para conhecer seu metabolismo, esta bactéria foi cultivada em meio ISP-2 ágar e líquido e do extrato em acetato de etila do cultivo fermentativo de P. polymyxa ALLI-03-01 foi isolado o ácido L-3-fenil lático. As atividades antifúngicas dos padrões comerciais dos ácidos D-(+)- e L-(-)- 3-fenil lático foram testadas frente ao fungo entomopatogênico B. bassiana e apenas o enantiômero L apresentou atividade antifúngica. Do extrato em metanol do cultivo em meio sólido do mesmo micro-organismo foram identificados em mistura, principalmente por MALDI-TOF MS/MS, nove diferentes ciclolipodepsipeptídeos, da classe das Fusaricidinas. As fusaricidinas são conhecidas por apresentarem alta atividade anti-microbiana, que foi comprovada quando duas frações compostas por diferentes fusaricidinas foram testadas frente ao fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae e contra a bactéria patogênica Paenibacillus larvae. As frações apresentaram resultados satisfatórios de inibição contra ambos os patógenos, dessa maneira as fusaricidinas e a produção seletiva do ácido L-3-fenil lático por esta bactéria podem ser vias de proteção da colônia, evitando que patógenos destruam-na e permitindo o desenvolvimento sadio de larvas. Sendo assim, este trabalho relata pela primeira vez a possível relação simbiótica existente entre o micro-organismo Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01 e a colônia de abelhas Melipona scutellaris, bem como a produção por este micro-organismo de compostos com alta atividade antimicrobiana que podem exercer o controle de parasitas dentro da colônia, estabelecendo assim, uma possível relação ecológica entre o micro-organismo destacado e as abelhas Melipona scutellaris. / Natural products play an important role in drug discovery. Several drugs have been discovered or developed from microbial natural products hits and leads showing a great efficiency of microorganisms to synthesize compounds with high biological potential. It is known that social insects are subjected to climate and population conditions that increase their susceptibility to parasites. Therefore, these insects have developed an evolutionary defense mechanism consisting in symbiotic association with bacteria capable of biosynthesize antimicrobial products against pathogens. In this context, this study contributed to the knowledge of natural products biosynthesized by the bacterium Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01, a probable symbiont of the stingless bee Melipona scutellaris. Microorganisms were isolated from colonies maintained at the Department of Biology of FFCLRP-USP. All strains were tested against two entomopathogenic fungi - Beauveria bassiana and Metarhizium anisopliae; strains that showed antifungal activity had their ethyl acetate and methanol extracts prepared and evaluated against the parasites Trypanosoma cruzi and Leishmania donovani. The bacterium ALLI-03-01, isolated from larval food, was selected for chemical studies, due to its satisfactory antifungal activity and outstanding antiparasitic activity. This microorganism was identified by gene 16S rRNA sequencing as Paenibacillus polymyxa, a bacterium recognized for its ability of biosynthesize secondary metabolities. This bacterium was cultivated in ISP-2 agar and liquid medium and from the ethyl acetate extract of P. polymyxa ALLI-03-01 cultivated in liquid medium L-3-phenyllactic acid was isolated. The antifungal activity of comercial standards of D-(+)- and L-(-)-phenyllactic acid were tested against entomopathogenic fungus B. bassiana and only the L enantiomer presented antifungal activity. Nine cyclo lipodepsipeptides known as fusaricidins were identified in mixture using MALDI-TOF-MS/MS from the methanol extract of ALLI-03-01. The fusaricidins are recognized for their high antimicrobial activity, which was confirmed when two fractions composed by different fusaricidins were tested against the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae and the pathogenic bacterium Paenibacillus larvae. The fractions showed satisfactory inhibition against both pathogens. Therefore, fusaricidins and selective production of L-3-phenyllactic acid by the bacterium may be colony protection resources, preventing the action of pathogens and allowing healthy larvae development. Therefore, this study reports for the first time a possible symbiotic relationship between Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01 and the colony of M. scutellaris bees, as well as production of compounds with high antimicrobial activity by this microorganism that might act as parasite control agents within the colony, establishing a possible ecological relationship between the bacterium and M. scutellaris bees.

Os produtos naturais desempenham fundamental importância na descoberta de novos fármacos. Muitos destes fármacos originaram-se de produtos naturais microbianos o que demonstra uma extrema eficiência na habilidade dos micro-organismos de sintetizar substâncias químicas com elevado potencial biológico. Sabe-se que os insetos sociais estão sujeitos a condições climáticas e populacionais que aumentam sua susceptibilidade a parasitas. Assim, estes insetos desenvolveram um mecanismo de defesa evolutivo que consiste na associação simbiótica a bactérias capazes de biossintetizar produtos antimicrobianos contra os patógenos. Dispondo dessas informações, o presente trabalho contribuiu com o estudo dos produtos naturais biossintetizados pela bactéria Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01, provável simbionte da espécie de abelha sem ferrão Melipona scutellaris. Os micro-organismos foram isolados de colônias mantidas no Departamento de Biologia da FFCLRP-USP. Todas as linhagens foram testadas contra dois fungos entomopatogênicos - Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae; os que apresentaram atividade antifúngica tiveram seus extratos em acetato de etila e metanol preparados e foram avaliados em ensaios antiparasitários contra Trypanosoma cruzi e Leishmania donovani. A bactéria ALLI-03-01, isolada do alimento larval, foi escolhida para os estudos químicos, pois apresentou satisfatória atividade antifúngica e proeminente atividade antiparasitária. Este micro-organismo foi identificado pelo sequenciamento do gene 16S rRNA como sendo a bactéria Paenibacillus polymyxa, conhecida pela alta capacidade de produção de metabólitos secundários. Para conhecer seu metabolismo, esta bactéria foi cultivada em meio ISP-2 ágar e líquido e do extrato em acetato de etila do cultivo fermentativo de P. polymyxa ALLI-03-01 foi isolado o ácido L-3-fenil lático. As atividades antifúngicas dos padrões comerciais dos ácidos D-(+)- e L-(-)- 3-fenil lático foram testadas frente ao fungo entomopatogênico B. bassiana e apenas o enantiômero L apresentou atividade antifúngica. Do extrato em metanol do cultivo em meio sólido do mesmo micro-organismo foram identificados em mistura, principalmente por MALDI-TOF MS/MS, nove diferentes ciclolipodepsipeptídeos, da classe das Fusaricidinas. As fusaricidinas são conhecidas por apresentarem alta atividade anti-microbiana, que foi comprovada quando duas frações compostas por diferentes fusaricidinas foram testadas frente ao fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae e contra a bactéria patogênica Paenibacillus larvae. As frações apresentaram resultados satisfatórios de inibição contra ambos os patógenos, dessa maneira as fusaricidinas e a produção seletiva do ácido L-3-fenil lático por esta bactéria podem ser vias de proteção da colônia, evitando que patógenos destruam-na e permitindo o desenvolvimento sadio de larvas. Sendo assim, este trabalho relata pela primeira vez a possível relação simbiótica existente entre o micro-organismo Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01 e a colônia de abelhas Melipona scutellaris, bem como a produção por este micro-organismo de compostos com alta atividade antimicrobiana que podem exercer o controle de parasitas dentro da colônia, estabelecendo assim, uma possível relação ecológica entre o micro-organismo destacado e as abelhas Melipona scutellaris. / Natural products play an important role in drug discovery. Several drugs have been discovered or developed from microbial natural products hits and leads showing a great efficiency of microorganisms to synthesize compounds with high biological potential. It is known that social insects are subjected to climate and population conditions that increase their susceptibility to parasites. Therefore, these insects have developed an evolutionary defense mechanism consisting in symbiotic association with bacteria capable of biosynthesize antimicrobial products against pathogens. In this context, this study contributed to the knowledge of natural products biosynthesized by the bacterium Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01, a probable symbiont of the stingless bee Melipona scutellaris. Microorganisms were isolated from colonies maintained at the Department of Biology of FFCLRP-USP. All strains were tested against two entomopathogenic fungi - Beauveria bassiana and Metarhizium anisopliae; strains that showed antifungal activity had their ethyl acetate and methanol extracts prepared and evaluated against the parasites Trypanosoma cruzi and Leishmania donovani. The bacterium ALLI-03-01, isolated from larval food, was selected for chemical studies, due to its satisfactory antifungal activity and outstanding antiparasitic activity. This microorganism was identified by gene 16S rRNA sequencing as Paenibacillus polymyxa, a bacterium recognized for its ability of biosynthesize secondary metabolities. This bacterium was cultivated in ISP-2 agar and liquid medium and from the ethyl acetate extract of P. polymyxa ALLI-03-01 cultivated in liquid medium L-3-phenyllactic acid was isolated. The antifungal activity of comercial standards of D-(+)- and L-(-)-phenyllactic acid were tested against entomopathogenic fungus B. bassiana and only the L enantiomer presented antifungal activity. Nine cyclo lipodepsipeptides known as fusaricidins were identified in mixture using MALDI-TOF-MS/MS from the methanol extract of ALLI-03-01. The fusaricidins are recognized for their high antimicrobial activity, which was confirmed when two fractions composed by different fusaricidins were tested against the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae and the pathogenic bacterium Paenibacillus larvae. The fractions showed satisfactory inhibition against both pathogens. Therefore, fusaricidins and selective production of L-3-phenyllactic acid by the bacterium may be colony protection resources, preventing the action of pathogens and allowing healthy larvae development. Therefore, this study reports for the first time a possible symbiotic relationship between Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01 and the colony of M. scutellaris bees, as well as production of compounds with high antimicrobial activity by this microorganism that might act as parasite control agents within the colony, establishing a possible ecological relationship between the bacterium and M. scutellaris bees.