Los biomacromoléculas son moléculas orgánicas de alto peso molecular que se encuentran en los organismos vivos, como proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y azúcares. Los biomacromoléculas son la base fundamental de la vida y poseen una importante actividad biológica y funciones en los organismos vivos. Entre ellos, los ácidos nucleicos son los portadores centrales de la información genética y su almacenamiento y transmisión; las proteínas tienen múltiples funciones, ya que pueden catalizar la construcción de células y participar en la regulación del metabolismo, entre otras; los azúcares son sustancias que almacenan energía en los organismos vivos y también forman parte de la estructura y morfología celular; y los lípidos son los componentes básicos de las membranas celulares. Estos biomacromoléculas están formados por elementos químicos como carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, unidos por diversos enlaces químicos.
Después de largos años, los fósiles de biomacromoléculas que se conservan en condiciones geológicas suelen estar en forma de esqueletos de hidrocarburos de compuestos lípidos. Estos derivados se conocen como compuestos marcadores o fósiles moleculares. Actualmente, el estudio de los compuestos marcadores abarca cuatro componentes bioquímicos principales: proteínas (incluidos los ácidos nucleicos), azúcares (incluida la quitina), lípidos y lignina, de los cuales los lípidos y las proteínas son los más estudiados. Los compuestos marcadores ayudan a los científicos a complementar o mejorar los registros fósiles, y los isótopos de carbono e hidrógeno también registran la ubicación y función de los organismos ancestrales en los ecosistemas antiguos, el contexto químico de los elementos del entorno y la evolución de la temperatura en la era paleozoica. Hoy en día, los compuestos marcadores desempeñan un papel extremadamente importante en la exploración del origen de la vida temprana en la Tierra, los eventos biológicos importantes de la historia geológica y la reconstrucción de los períodos en blanco de los registros fósiles tradicionales.
El petróleo formado por organismos vivos contiene algunos fósiles de biomacromoléculas, y algunos compuestos marcadores están estrechamente relacionados con grupos biológicos actuales. A través de la investigación comparativa, los científicos han obtenido una comprensión más profunda de la evolución de estos organismos. Por ejemplo, las algas filamentosas y las diatomeas son importantes productores de oxígeno en la Tierra, y sus registros fósiles más antiguos se encuentran en el Triásico medio y el Jurásico, respectivamente. Sin embargo, los fósiles moleculares derivados de estas algas, como los esteroles de algas y los 24-desoxicolesteroles, se han detectado en concentraciones elevadas en estratos desde el Triásico medio y el Jurásico. Según la distribución de los esteroles de algas, los investigadores han propuesto que los ancestros de las algas filamentosas podrían haber aparecido por primera vez en el Devónico o el Precámbrico. En los estratos del período Cámbrico tardío de la región de Yongji, en Shanxi, se han descubierto estructuras orgánicas (paredes orgánicas) con una morfología y estructura ultraestructural similares a las de las algas filamentosas, junto con los compuestos marcadores de estas algas, los esteroles de algas. Este resultado ha adelantado el registro de los fósiles moleculares de las algas filamentosas en 100-400 millones de años, y el posible registro de fósiles reales en 700-900 millones de años.