Biomarker sind Merkmale im Körper, die gemessen und verwendet werden können, um festzustellen, ob der Gesundheitszustand einer Person normal oder abnormal ist. Biomarker können Zellen, Gene, Genprodukte oder bestimmte Moleküle wie Enzyme oder Hormone sein.

Biomarker sind messbare Parameter biologischer Prozesse, die prognostische oder diagnostische Bedeutung haben und daher als Indikatoren für Umweltverschmutzung oder Krankheiten verwendet werden. Sie werden auch verwendet, um den Ursprung von Sedimenten und die Bedingungen, unter denen sie entstanden sind, zu bestimmen.

In der Geologie sind Biomarker oder Biosignaturen in Sedimenten enthaltene organische Substanzen, die Rückschlüsse auf deren (biologischen) Ursprung zulassen.

Ein Biomarker ist ein charakteristisches biologisches Merkmal, das objektiv gemessen werden kann und auf einen normalen biologischen oder pathologischen Prozess im Körper hinweisen kann. Ein Biomarker kann aus Zellen, Genen, Genprodukten oder spezifischen Molekülen wie Enzymen oder Hormonen bestehen. Auch komplexe Organfunktionen oder charakteristische Veränderungen in biologischen Strukturen werden als medizinische Biomarker verwendet.

Als so genannte Risikoindikatoren oder prädiktive Biomarker geben krankheitsbezogene Biomarker Auskunft darüber, ob eine Krankheit droht, ob sie bereits besteht (diagnostischer Biomarker) oder wie sich eine Krankheit im Einzelfall voraussichtlich entwickeln wird (prognostischer Biomarker).

Arzneimittelbezogene Biomarker zeigen an, ob und wie ein Medikament bei einem ganz bestimmten Patienten wirkt und wie der Organismus des Patienten es verstoffwechselt. Neben den seit langen bekannten Parametern, die z. B. im Blutbild erfasst und objektiv gemessen werden, gibt es in den verschiedenen medizinischen Disziplinen eine Vielzahl neuer Biomarker.

Biomarker gewinnen im medizinischen Bereich zunehmend an Bedeutung. Sie werden eingesetzt, um eine schwierige Diagnose zu bestätigen oder sie überhaupt erst zu ermöglichen. Einer Reihe von Krankheiten wie bestimmten Krebsarten, der Alzheimer-Krankheit oder der rheumatoiden Arthritis geht häufig ein frühes, symptomloses Stadium der Erkrankung voraus. In dieser Phase helfen Biomarker, symptomfreie Risikopersonen rechtzeitig und zuverlässig zu identifizieren. Biomarker können in von Ärzten entnommenen Blutproben oder in Urin- oder Speichelproben gefunden werden.

Um einen Biomarker für die Diagnostik nutzen zu können, muss das Probenmaterial möglichst leicht zugänglich sein. Das kann eine ärztlich entnommene Blutprobe sein, eine Urin- oder Speichelprobe oder ein Blutstropfen aus der Fingerbeere, den jeder Diabetiker zur regelmässigen Blutzuckerselbstmessung entnimmt.

Natürlich muss ein Biomarker bewertet werden. Die Nachweismethode muss genau und leicht durchführbar sein und darf nur geringe Unterschiede zwischen den Labors aufweisen. Unabhängige Studien müssen die Bedeutung des Biomarkers für die Diagnose, Prognose und Risikobewertung der betreffenden Krankheit nachweisen.

Ein Biomarker ist eine Substanz, die den Stoffwechselzustand eines biologischen Systems anzeigt.

Wenn Umwelteinflüsse (z.B. Sonneneinstrahlung, Wassermangel) oder Fremdstoffe (z.B. Schadstoffe, Krankheitserreger oder Medikamente) in ein biologisches System gelangen, verändern sie den Stoffwechsel. Messbar wird diese Veränderung durch die Bestimmung der Aktivität von charakteristischen Stoffen, deren Vorhandensein oder deren Menge.

Solche charakteristischen Substanzen sind in der Regel Proteine (z.B. VTG), Kohlenhydrate, Hormone oder Metaboliten. Es kann zwischen integralen und spezifischen Biomarkern unterschieden werden. Integrale Biomarker können eine Vielzahl von Substanzen umfassen. Sie weisen in der Regel auf eine Reihe von möglichen Anomalien hin. Spezifische Biomarker hingegen sind einzelne Indikatoren für einen bestimmten Stoffwechselschritt.

Bei Pflanzen werden zur Gewinnung der Marker Blätter oder Nadeln, oft auch Wurzeln, entnommen. Das Thema wird auf vielfältige Weise erforscht und hat seinen Ursprung in der Ökotoxikologie

Geochemische Biomarker sind organische Substanzen, die aus Sedimenten gewonnen werden und auf bestimmte Organismen zurückgeführt werden können. Sie liefern Hinweise auf die Herkunft der Organismen und können als Hilfsmittel zur Rekonstruktion von Klimaveränderungen, Organismengruppen und der Ablagerungsumgebung in der geologischen Vergangenheit verwendet werden.

Bei diesen Biomarkern handelt es sich hauptsächlich um Lipide (Kohlenwasserstoffe, Fettsäuren, Sterole, Hopanoide), da diese relativ stabil sind und über geologische Zeiträume hinweg erhalten werden können. Die Art der Substanz kann Aufschluss über den Ursprungsorganismus (z. B. Algen, Landpflanzen) geben.

So werden beispielsweise bestimmte Ketone (Alkenone) von bestimmten Meeresalgen produziert und langkettige n-Alkane (mit mehr als 25 Kohlenstoffatomen) werden in den Blattachseln höherer Pflanzen synthetisiert. Darüber hinaus liefert das Vorkommen einiger Substanzen wie Diploptes (bakterielle Marker; Cyanobakterien) auch Hinweise auf biologische Prozesse zum Zeitpunkt der Sedimentablagerung.

Das Isotopenverhältnis von Kohlenstoff und Wasserstoff kann an Biomarkern gemessen werden, um Informationen über die Herkunft einer Substanz zu erhalten. An diesen Biomarkern wird häufig das Verhältnis der stabilen Isotope vor allem von Kohlenstoff und Wasserstoff gemessen, um Informationen über die Herkunft der Substanz zu erhalten. So kann die Kohlenstoff-Isotopie Rückschlüsse auf biologische Prozesse (z. B. Photosynthese), die Wasserstoff-Isotopie auf klimatische Einflüsse (z. B. Feuchtigkeit oder Trockenheit) zum Zeitpunkt der Entstehung der Stoffe zulassen. Wird das Sediment nach seiner Ablagerung durch den Einfluss von Temperatur und Druck verändert, verändern sich auch relativ stabile Biomarker. Man kann dann nicht mehr unbedingt auf die biologische Ausgangssubstanz schliessen und spricht auch von Geomarkern.
Auf der Suche nach ausserirdischem Leben suchen Astrobiologen nach einer Biosignatur. Das sind Gase oder Moleküle, die auf das Vorhandensein von Leben auf einem Exoplaneten oder Exomond hinweisen können. So könnte beispielsweise Sauerstoff in der Atmosphäre als Biosignatur betrachtet werden, da er von Pflanzen und anderen Organismen auf der Erde produziert wird.

Astrobiologen nutzen auch die Spektroskopie, um das Licht von Sternen und Galaxien zu analysieren und festzustellen, ob sie Elemente enthalten, die auf Leben hindeuten könnten. Zu diesen Elementen gehören Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Eisen – alles Elemente, die für die Existenz von Leben, wie wir es auf der Erde kennen, notwendig sind.