O que é a paleontologia molecular, área que vem sendo tópico de discussão mundial nos últimos anos? Para responder essa pergunta temos que voltar mais atrás no tempo. Com avanços de várias outras áreas da ciência, a paleontologia se viu abarcando cada vez mais novos métodos e buscando novos objetivos além da mera descrição física dos fósseis.

Sob esse novo cenário, novas tecnologias surgidas no século XX logo seriam absorvidas pela paleontologia para responder perguntas nunca antes feitas. Em especial, a Paleontologia Molecular, ou o uso de técnicas de análise de moléculas biológicas em fósseis, só foi possível com o avanço da biologia molecular, tanto a um nível de equipamentos e técnicas, quanto a um nível teórico. Por isso, é preciso falar sobre o químico estadunidense Linus Pauling, que foi vanguardista na área da evolução molecular, pois demonstrou que moléculas biológicas, como proteínas, sequências de DNA e RNA também evoluem ao decorrer do tempo, e apesar de serem específicas de cada espécie, também possuem origens em ancestrais comuns. Por exemplo, a hemoglobina de cavalos possui uma sequência própria, entretanto também tem regiões similares à hemoglobina humana, revelando que ambas proteínas têm origem em uma hemoglobina ancestral presente no ancestral comum de cavalos e humanos. 

Os grandes grupos de moléculas usadas são as peças que compõem qualquer organismo: proteínas, carboidratos, lipídeos e ácidos nucléicos (DNA e RNA). Sendo que os ácidos nucléicos são o de mais fácil degradação (causando grande tristeza aos fãs de Jurassic Park), mas ainda assim, já foram encontrados preservados após 1 milhão de anos. As demais macromoléculas apresentam maior possibilidade para preservação. Por isso Abelson P. H. em 1954 foi capaz de extrair proteínas de conchas com 360 milhões de anos de idade, e postular a possibilidade de comparar as proteínas de diferentes fósseis para elucidar relações entre eles e observar a evolução molecular. O campo da Paleoproteômica (estudo de proteínas de fósseis) não acabou por aí, e em 1991, Gurley L.R. e colaboradores conseguiram extrair proteínas de um de ossos de Seismosauro, um dinossauro do Jurassico tardio, aproximadamente 150 milhões de anos atrás! De outra forma, carboidratos são amplamente utilizados na Paleobotânica, ou o estudo de fósseis de plantas, por comporem as paredes das células vegetais. Enquanto lipídios específicos podem ser usados tanto para identificação de tipos de  microrganismos, como os isoprenóides que possibilitaram identificar mudanças drásticas na atmosfera por estarem associados a alterações na presença de microrganismos fotossintetizantes. 

Entretanto, a área de maior reboliço do campo da paleontologia molecular é a paleogenômica, graças às aplicações dessas técnicas no estudo da evolução humana e sua relação com as outras espécies de hominíneos (espécies do gênero Homo). Apesar da instabilidade dos ácidos nucléicos, em condições específicas de conservação e com abundância de material orgânico, é possível extrair porções relativamente preservadas de DNA, que com os avanços nas tecnologias de sequenciamento de DNA e de análise de dados (bioinformática) conseguem ser montados em genomas completos (ou quase completos). Por isso, o trabalho que conseguiu construir os genomas do Homo neanderthalensis e dos hominíneos de Denisova rendeu um prêmio Nobel ao geneticista sueco Svante Pääbo.