A fosszilis rekord a legkorábbi adatforrás az evolúcióval és a földi élet fejlődéstörténetével kapcsolatban. Az őslénykutatók a fosszilis rekord vizsgálatával ismerik meg az evolúció működését és az egyes fajok fejlődési útját.

A történelem során különböző magyarázatok születtek arra vonatkozóan, hogy mik a fosszíliák és hogyan kerültek a megtalálási helyükre. Némelyik magyarázat a népmesék és mitológiák világához kötődik. Kínában az egykori emlősök, köztük a Homo erectus fosszilizált csontjait „sárkánycsontoknak” tartották és gyógyszerként vagy afrodiziákumként használták. Nyugaton a hegyvidékeken talált tengeri élőlények fosszíliáit a bibliai Özönvíz bizonyítékának tekintették. A reneszánsz során azonban több tudományos nézet is ismertté vált. Leonardo Da Vinci így vitatta a bibliai magyarázatot:

 

„Ha az Özönvíz felhozta a kagylókat a tenger három- vagy négy ezer méteres mélységéből, akkor azoknak számos más természetes képződménnyel kellene összekeveredniük, amelyeket velük együtt hozott fel; de az ugyanebből a mélységből származó osztrigák mind együtt vannak, ahogyan a rákfélék, a tintahalak és az összes többi kagyló, mely összegyűlt és elpusztult; és a kagylóhéjaknak is külön kellene lennie, ahogyan az nap mint nap látható a tengerpartokon.

Az osztrigák nagy családokban találhatók, némelyikük héja még össze is kapcsolódik, jelezve hogy a tenger hagyta hátra őket és még éltek, miután a Gibraltári-szoros átszakadt. Párma és Piacenza hegyeiben számos kagyló és korall található, melyek mintha még mindig a sziklákhoz lennének tapadva...”

William Smith (1769-1839), angol csatornamérnök a szuperpozíció elve alapján vizsgálta meg a különböző korú, fosszíliacsoportokat tartalmazó sziklákat és megállapította, hogy a csoportok tagjai szabályos sorrendben helyezkednek el. Megfigyelte, hogy az egymástól távol elhelyezkedő sziklák a bennük levő fosszíliák alapján összefüggésben állnak egymással. Ezt a faunális sorrendiség elvének nevezte el.

 

Smith, aki megelőzte Charles Darwint, nem tudott a biológiai evolúcióról és így nem tudta azt sem, hogy mi a faunális sorrendiség oka. A biológiai evolúció megválaszolja ezt a kérdést: a különböző szervezetek fejlődnek, változnak és kihalnak, megőrződve a fosszíliákban. A faunális sorrendiség egyike a Darwin által idézett legfőbb bizonyítékoknak, amelyek a biológiai evolúciót támasztják alá.

 

Korábban a természettudósok jól ismerték azokat a hasonlóságokat és különbségeket, amelyek alapján Linné kidolgozta a napjainkban is használt hierarchikus rendszertanát. Darwin és kortársai voltak az elsők, akik az élő organizmusok fastruktúrájú rendszertani osztályozását kapcsolatba hozták a nagy mértékben elszórt fosszilis rekorddal. Darwin leírta a változó- vagy evolúciós öröklődési folyamatot, melynek során az élőlények alkalmazkodnak az őket körülvevő környezet változásaihoz vagy kipusztulnak.

 

Mikor Charles Darwin megírta A fajok eredete című könyvét, a legrégebbi állat fosszíliák kambrium koriak voltak, amelyekről mára kiderült, hogy 540 millió évesek. Darwin aggódott a korábbi fosszíliák hiánya miatt, úgy érezte emiatt az elméleteit is tévesen ítélhetik meg, de remélte hogy sikerül még korábbi fosszíliákat találni – őt idézve: „csak a világ egy kis része ismerhető meg pontosan”. Emellett azon elmélkedett, hogyan következhetett be a kambriumi rétegeknél az egyes csoportok (például a törzsek) hirtelen megjelenése.[2]

 

Darwin kora óta sokkal régebbi, 3,5 milliárd éves fosszíliák is ismertté váltak. Ezek legtöbbje mikroszkopikus baktérium vagy mikrofosszília, de a késői proterozoikum idejéről is kerültek már elő makroszkopikus fosszíliák. Az 575 millió éves ediakarai bióta már sokféle ősi többsejtű eukariótát foglalt magába.

 

A fosszilis rekord és a faunális sorrendiség ismerete alkotta meg a biosztratigráfia tudományát, azaz az üledékes kőzetek kormeghatározását, az általuk tartalmazott fosszíliák alapján. A geológia első 150 évében, a biosztratigráfia és a szuperpozíció elve (mely szerint a korábbi rétegek lejjebb helyezkednek el) voltak a kőzetek relatív korának meghatározásához használható egyedüli módszerek. A geológiai időskálát a kőzetrétegek relatív korának meghatározásával készítették el a korai őslénykutatók és sztratigráfusok.

 

A huszadik század eleje óta alkalmazzák az abszolút kormeghatározási módszereket, például a radiometrikus kormeghatározást (melybe bele tartozik a potasszium-argon kormeghatározás, az urán-ólom kormeghatározás és a radiokarbon kormeghatározás), amelyekkel számos fosszília relatív kora ellenőrizhető, amellett hogy abszolút koruk is megállapítható. A radiometrikus kormeghatározás alapján a legkorábbi ismert fosszília 3,5 milliárd éves. Napjainkban a körülményektől függően többféle módszert is használnak, amelyek habár némileg eltérő eredményt adnak, nagyjából igazolják azt hogy a Föld kora körülbelül 4,6 milliárd év.

 

A kambriumi kétoldalú embrionális mikrofosszíliák szinkrotron röntgentomográfiai technikával történő vizsgálata újabb betekintést enged a metazoák evolúciójának korai stádiumába. A tomográfia korábban nem látott módon, három dimenzióban jeleníti meg a fosszilizáció határait. A titokzatos kétoldalú fosszíliák, mint a féregszerű Markuelia és egy primitív protoszómának vélt Pseudooides lehetővé teszik a csíralemez embrionális fejlődésének megfigyelését. Ezek az 543 millió éves embriók azt sejtetik, hogy az ízeltlábúak már a késői proterozoikumban kifejlődtek. A Kínából és Szibériából előkerült embriók gyors diagenetikus foszfátosodáson mentek keresztül, amely kitűnően megőrizte még a sejtszerkezetüket is. Ez a kutatás figyelemre méltó példája annak, hogyan segítik a fosszilis rekordból kinyerhető információk a földi élet fejlődésének megismerését.

 

A kutatások során kiderült például, hogy a Markuelia a farkosférgek (avagy elő-gyűrűsférgek) legközelebbi rokona és közel áll a fonálférgek és az ízeltlábúak fejlődési ágához is.[3]

 

Habár gazdag ismeretanyag áll rendelkezésre a fosszíliákról, vannak akik olyan tudománytalan nézeteket vallanak, amelyek a fosszilis rekorddal kapcsolatos korábbi elképzeléseken alapulnak.