生物大分子とは、生物体内に存在する高分子量の有機分子（タンパク質、核酸、脂質、糖類など）のことです。生物大分子は生命の基本単位であり、生物体内で重要な生物学的機能を果たしています。その中でも、核酸は遺伝情報を保存および伝達する中心的な担体であり、タンパク質は多様な機能を持ち、細胞の構築に参加する触媒作用や新陈代谢の調節にも関与しています。糖類は生物のエネルギー貯蔵物質であると同時に、細胞の形態構造の構成要素でもあります。脂質は細胞膜の基本単位です。これらの生物大分子は、炭素、水素、酸素、窒素などの化学元素がさまざまな化学結合で構成されています。
長年にわたって、地質学的条件下で保存された生物大分子の化石は、通常、脂質化合物の炭素・水素骨格の形態で構成されています。これらの衍生物は生物学的マーカー化合物または分子化石と呼ばれています。現在、生物学的マーカー化合物の研究は、4つの主要な生化学成分（タンパク質（核酸を含む）、糖類（キチンを含む）、脂質、リグニン）にわたって行われており、その中でも脂質とタンパク質が最も広く研究されています。生物学的マーカー化合物は、科学者が化石記録を補充または完成するうえで役立ち、炭素、水素同位体は、古代生態系における母体生物の位置や役割、周囲環境の元素化学的背景、古代の温度変化など、さまざまな情報を記録しています。
生物由来の石油には、一部の生物大分子化石が含まれており、一部の生物学的マーカー化合物は、現在の特殊な生物群と密切に関連しています。比較研究により、これらの生物の進化史についてより深い理解が得られています。例えば、沟鞭藻と硅藻は地球上の重要な酸素生産者であり、それらの最も早い化石記録は中三叠世とジュラ紀に見られています。しかし、これらの藻類から派生した分子化石（例えば、甲藻甾類と24-降胆甾烷）は、中三叠世とジュラ紀以降の地層で高い濃度で検出されています。トリフルオロメタノールの分布に基づいて、研究者は、沟鞭藻の祖先が最も早くデボン紀から先カンブリア紀にまでさかのぼる可能性を提案しています。山西永济地区の中元古代後期の地層では、沟鞭藻に類似した有機構造（有機壁）と沟鞭藻の生物学的マーカー化合物（甲藻甾類）が発見されました。この結果により、沟鞭藻の分子化石記録が1億～4億年前にさかのぼり、潜在的な実物化石記録が7億～9億年前にさかのぼる可能性が示されています。