Versteend overblijfsel van een eencellig organisme dat leefde in het verleden
Micro-organismen (bacteriën, Archaea of eencellige protisten) laten net als macroscopisch waarneembare organismen delen van hun structuur achter in oude gesteentes. Met name de celwanden, bestaande uit peptidoglycaan bij bacteriën en cellulose bij algen, en de uitwendige skeletten van kalk of silica gevormd door een groot aantal algen en amoeboïde protisten, kunnen fossiliseren. Microfossielen worden bekeken op doorsnedes of slijpplaatjes van gesteenten onder de microscoop.
Microfossielen worden vaak bestudeerd om licht te werpen op de oorsprong van het leven. Maar veel van de oudere studies zijn in recent onderzoek in twijfel getrokken. In 1983 beschreef de Amerikaanse paleontoloog J. Willam Schopf microfossielen in een gesteente uit de Pilbara-regio in West-Australië, van 3.450 Ma oud. Het waren volgens hem filamentvormende cyanobacteriën. Later onderzoek heeft echter laten zien dat de beschreven structuren ook door chemische precipitatie kunnen ontstaan. Men noemt zulke op biologische cellen lijkende synthetische structuren “biomorfen”.
De criteria voor acceptatie van microstructuren als overblijfselen van micro-organismen zijn de laatste jaren veel strikter geworden: de structuur moet voorkomen in een afzetting die leven toelaat, uitgesloten moet worden dat de structuur van buiten toegevoegd kan zijn, de ouderdom moet vast staan en de vorm moet overeenkomen met gangbare biologische objecten. Microscopisch onderzoek aan microfossielen wordt vaak gecombineerd met geochemie, isotopenonderzoek en spectroscopie. Op grond van alleen de morfologie kan men zelden een betrouwbare conclusie trekken.
Het meest overtuigende bewijsmateriaal bij elkaar nemend lijkt het aannemelijk dat al aan het begin van het Archeïcum, vanaf 3,4 miljard jaar geleden, micro-organismen op aarde geleefd hebben die door sulfaatreductie onder anaerobe omstandigheden hun energie genereerden.