Amorphous calcium carbonate (ACC) is a metastable phase often observed during low temperature inorganic synthesis and biomineralization. ACC transforms with aging or heating into a less hydrated form, and with time crystallizes to calcite or aragonite. The energetics of transformation and crystallization of synthetic and biogenic (extracted from California purple sea urchin larval spicules, Strongylocentrotus purpuratus ) ACC were studied using isothermal acid solution calorimetry and differential scanning calorimetry. Transformation and crystallization of ACC can follow an energetically downhill sequence: more metastable hydrated ACC → less metastable hydrated ACC⇒anhydrous ACC ∼ biogenic anhydrous ACC⇒vaterite → aragonite → calcite. In a given reaction sequence, not all these phases need to occur. The transformations involve a series of ordering, dehydration, and crystallization processes, each lowering the enthalpy (and free energy) of the system, with crystallization of the dehydrated amorphous material lowering the enthalpy the most. ACC is much more metastable with respect to calcite than the crystalline polymorphs vaterite or aragonite. The anhydrous ACC is less metastable than the hydrated, implying that the structural reorganization during dehydration is exothermic and irreversible. Dehydrated synthetic and anhydrous biogenic ACC are similar in enthalpy. The transformation sequence observed in biomineralization could be mainly energetically driven; the first phase deposited is hydrated ACC, which then converts to anhydrous ACC, and finally crystallizes to calcite. The initial formation of ACC may be a first step in the precipitation of calcite under a wide variety of conditions, including geological CO 2 sequestration.

Abstract The pursuit of new probiotic targets has seen a surge, aided by next-generation sequencing, facilitating a thorough exploration of bacterial traits. The genus Geobacillus stands out as a promising target for uncovering its potential as a probiotic. The study explored the genetic attributes of the genus Geobacillus for their resilience to gastrointestinal conditions, nutrient production, and immunomodulatory compound creation, revealing potential probiotic traits. Additionally, the research undertook predictive analyses of genomic elements such as prophages, CRISPR-Cas systems, insertion sequences, genomic islands, antibiotic resistance genes, and CAZymes. These evaluations aimed to assess the safety aspects associated with the genus Geobacillus . A comparative genomic analysis was also carried out using 18 validly published genomes of the genus Geobacillus and a few other genomes of Lactobacillus and Bifidobacterium were taken as control. Genes associated with probiotic traits like adhesion, stress tolerance (acid/bile, osmotic, oxidative), immune modulation, and molecular chaperones were uniformly detected in the Geobacillus genus. Notably, mobile genetic elements such as plasmids, prophages, and insertion sequences were absent, as were virulence factors, toxins, and Antibiotic resistance genes. Additionally, CRISPR-Cas systems and CAZymes were present. The pan-genome encompassed 25,284 protein-coding genes with translation. Comparative genomic analysis revealed an open pan-genome for Geobacillus . Pan-genome exhibited variability, particularly in genes linked to environmental interaction and secondary metabolite synthesis. In conclusion, Geobacillus appears potentially safe and well-suited for the gut habitat. However, further in vitro studies are essential to add to the knowledge of the probiotic potential of Geobacillus species. Importance This comprehensive study highlights the significant probiotic potential and genetic makeup of the Geobacillus genus, shedding light on its unique attributes in adapting to extreme environmental conditions. Understanding the probiotic properties of Geobacillus is crucial amidst growing concerns over antibiotic resistance, offering promising alternatives for combating pathogenic microbes. Additionally, exploring the genetic diversity and adaptive mechanisms of Geobacillus through genomic and metagenomic approaches provides valuable insights into its biotechnological applications and evolutionary history. By employing in-silico methods and comparative analyses with established probiotic genera, this study contributes to elucidating the probiotic characteristics of Geobacillus , paving the way for further research in harnessing its beneficial traits for various applications in health, biotechnology, and environmental remediation.