I biomarcatori sono caratteristiche dell'organismo che possono essere misurate e utilizzate per determinare se la salute di una persona è normale o anormale. I biomarcatori possono essere cellule, geni, prodotti genici o alcune molecole come enzimi o ormoni.

I biomarcatori sono parametri misurabili dei processi biologici che hanno un significato prognostico o diagnostico e sono quindi utilizzati come indicatori di inquinamento ambientale o di malattie. Sono anche utilizzati per determinare l'origine dei sedimenti e le condizioni in cui si sono formati.

In geologia, i biomarcatori o biosignature sono sostanze organiche contenute nei sedimenti che permettono di trarre conclusioni sulla loro origine (biologica).

Un biomarcatore è una caratteristica biologica che può essere misurata oggettivamente e può indicare un processo biologico o patologico normale nell'organismo. Un biomarcatore può essere costituito da cellule, geni, prodotti genici o molecole specifiche come enzimi o ormoni. Anche le funzioni complesse degli organi o i cambiamenti caratteristici delle strutture biologiche sono utilizzati come biomarcatori medici.

Come cosiddetti indicatori di rischio o biomarcatori predittivi, i biomarcatori legati alle malattie forniscono informazioni sull'imminenza di una malattia, sulla sua esistenza (biomarcatore diagnostico) o sulla probabilità di sviluppo di una malattia in un singolo caso (biomarcatore prognostico).

I biomarcatori legati ai farmaci indicano se e come un farmaco funziona in un determinato paziente e come l'organismo del paziente lo metabolizza. Oltre ai parametri di lunga data che vengono registrati e misurati oggettivamente nell'emocromo, ad esempio, esiste un gran numero di nuovi biomarcatori nelle varie discipline mediche.

I biomarcatori stanno diventando sempre più importanti in campo medico. Vengono utilizzati per confermare una diagnosi difficile o per renderla possibile in primo luogo. Alcune malattie, come alcuni tipi di cancro, il morbo di Alzheimer o l'artrite reumatoide, sono spesso precedute da una fase precoce e asintomatica della malattia. In questa fase, i biomarcatori aiutano a identificare tempestivamente e in modo affidabile le persone a rischio prive di sintomi. I biomarcatori possono essere trovati in campioni di sangue prelevati dai medici o in campioni di urina o saliva.

Per poter utilizzare un biomarcatore per la diagnostica, il materiale del campione deve essere il più facilmente accessibile possibile. Può trattarsi di un campione di sangue prelevato da un medico, di un campione di urina o di saliva o di una goccia di sangue dal polpastrello, che ogni diabetico preleva regolarmente per l'automisurazione della glicemia.

Naturalmente, è necessario valutare un biomarcatore. Il metodo di rilevamento deve essere accurato e facile da eseguire, con differenze minime tra i vari laboratori. Studi indipendenti devono dimostrare l'importanza del biomarcatore per la diagnosi, la prognosi e la valutazione del rischio della malattia in questione.

Un biomarcatore è una sostanza che indica lo stato metabolico di un sistema biologico.

Quando le influenze ambientali (ad esempio, radiazioni solari, mancanza d'acqua) o le sostanze estranee (ad esempio, inquinanti, agenti patogeni o farmaci) entrano in un sistema biologico, ne modificano il metabolismo. Questo cambiamento può essere misurato determinando l'attività di sostanze caratteristiche, la loro presenza o la loro quantità.

Tali sostanze caratteristiche sono solitamente proteine (ad esempio, VTG), carboidrati, ormoni o metaboliti. Si può fare una distinzione tra biomarcatori integrali e specifici. I biomarcatori integrali possono comprendere un gran numero di sostanze. In genere indicano una serie di possibili anomalie. I biomarcatori specifici, invece, sono indicatori individuali di una specifica fase metabolica.

Le foglie o gli aghi, e spesso anche le radici, vengono rimossi dalle piante per ottenere i marcatori. L'argomento viene studiato in vari modi e ha origine nell'ecotossicologia.

I biomarcatori geochimici sono sostanze organiche estratte dai sedimenti e riconducibili a specifici organismi. Forniscono informazioni sull'origine degli organismi e possono essere utilizzati per ricostruire i cambiamenti climatici, i gruppi di organismi e l'ambiente di deposito nel passato geologico.

Questi biomarcatori sono principalmente lipidi (idrocarburi, acidi grassi, steroli, opanoidi), poiché sono relativamente stabili e possono essere conservati per periodi geologici. Il tipo di sostanza può fornire informazioni sull'organismo di origine (ad esempio, alghe, piante terrestri).

Ad esempio, alcuni chetoni (alchinoni) sono prodotti da alcune alghe marine e gli n-alcani a lunga catena (con più di 25 atomi di carbonio) sono sintetizzati nelle ascelle fogliari delle piante superiori. Inoltre, la presenza di alcune sostanze come i diplopti (marcatori batterici; cianobatteri) fornisce informazioni sui processi biologici al momento della deposizione dei sedimenti.

Il rapporto isotopico di carbonio e idrogeno può essere misurato sui biomarcatori per ottenere informazioni sull'origine di una sostanza. Il rapporto degli isotopi stabili, in particolare del carbonio e dell'idrogeno, viene spesso misurato su questi biomarcatori per ottenere informazioni sull'origine della sostanza. Ad esempio, l'isotopo del carbonio può fornire informazioni sui processi biologici (ad esempio, la fotosintesi), mentre l'isotopo dell'idrogeno può fornire informazioni sulle influenze climatiche (ad esempio, umidità o siccità) al momento della formazione delle sostanze. Se il sedimento viene alterato dall'influenza della temperatura e della pressione dopo la sua deposizione, anche i biomarcatori relativamente stabili cambiano. In questo caso non è più necessariamente possibile trarre conclusioni sulla sostanza biologica originaria e si parla anche di geomarcatori.
Nella ricerca di vita extraterrestre, gli astrobiologi cercano una biosegnatura. Si tratta di gas o molecole che possono indicare la presenza di vita su un esopianeta o un exomoon. Ad esempio, l'ossigeno presente nell'atmosfera potrebbe essere considerato una biosegnalazione, in quanto prodotto da piante e altri organismi sulla Terra.

Gli astrobiologi utilizzano anche la spettroscopia per analizzare la luce delle stelle e delle galassie e determinare se contengono elementi che potrebbero indicare la vita. Questi elementi includono il carbonio, l'idrogeno, l'azoto, l'ossigeno e il ferro, tutti necessari per l'esistenza della vita come la conosciamo sulla Terra.