I macromolecoli biologici sono molecole organiche ad alto peso molecolare presenti negli organismi viventi, come proteine, acidi nucleici, lipidi e zuccheri. I macromolecoli biologici costituiscono la base della vita e svolgono importanti funzioni biologiche negli organismi viventi. Tra questi, gli acidi nucleici sono il supporto centrale per la conservazione e la trasmissione delle informazioni genetiche; le proteine svolgono varie funzioni, partecipando alla costruzione delle cellule e regolando il metabolismo; gli zuccheri rappresentano sia una riserva energetica per gli organismi viventi che un componente della struttura morfologica delle cellule; i lipidi sono l'unità di base delle membrane cellulari. Questi macromolecoli biologici sono costituiti da elementi chimici come carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto, legati tra loro da vari legami chimici.
Dopo lunghi anni, i fossili di macromolecole biologiche, conservati in condizioni geologiche, sono spesso costituiti da scheletri di composti lipidici. Questi derivati sono comunemente chiamati composti biomarcanti o fossili molecolari. Attualmente, lo studio dei biomarcanti ha riguardato quattro principali componenti biochimici: proteine (inclusi gli acidi nucleici), zuccheri (inclusa la chitina), lipidi e lignina, tra cui i lipidi e le proteine sono i più studiati. I biomarcanti possono aiutare gli scienziati a integrare o perfezionare i registri fossili, mentre gli isotopi di carbonio e idrogeno registrano la posizione e il ruolo degli organismi ancestrali negli ecosistemi antichi, il contesto chimico degli elementi dell'ambiente circostante e la storia evolutiva della temperatura dei tempi antichi. Oggi, i biomarcanti svolgono un ruolo estremamente importante nell'esplorazione dell'origine della vita primordiale sulla Terra, degli eventi biologici geologici significativi e nella ricostruzione dei periodi vuoti dei registri fossili tradizionali.
Il petrolio formato da organismi viventi contiene alcuni fossili di macromolecole biologiche, e alcuni biomarcanti sono strettamente correlati a particolari gruppi di organismi attuali. Attraverso studi comparativi, si è acquisita una comprensione più approfondita dell'evoluzione di questi organismi. Ad esempio, le alghe filamentose e le diatomee sono importanti produttrici di ossigeno sulla Terra, e le prime tracce fossili di queste alghe risalgono rispettivamente al Triassico medio e al Giurassico. Tuttavia, i fossili molecolari derivati da queste alghe, come gli steroli algali e il 24-episterolo, sono stati trovati in concentrazioni elevate negli strati geologici risalenti al Triassico medio e al Giurassico. Sulla base della distribuzione degli steroli triarilici, i ricercatori hanno ipotizzato che l'antenato delle alghe filamentose potrebbe essere apparso nel Devoniano o nel Precambriano. Nelle rocce del tardo Ordoviciano della regione di Yongji, nella provincia dello Shanxi, sono stati rinvenuti organismi organici (pareti organiche) con una struttura morfologica e ultrastrutturale simile a quella delle alghe filamentose, insieme ai biomarcanti delle alghe filamentose, gli steroli algali. Questo risultato anticipa i registri fossili delle alghe filamentose di 100-400 milioni di anni e i possibili registri fossili reali di 700-900 milioni di anni.