通常情況下，動物、植物以及其他生物死亡後會完全腐爛，尤其是未經掩埋的屍體，由於食腐和自然風化、水蝕的多重作用，會消失的了無痕跡。但是有時候，如果彼時彼刻的條件恰到好處，它們就會被“封存”，成為化石。
化石像是自然演化過程中的記憶碎片，保留著有關過去的信息，又像是千萬年前抓拍的照片，定格了生命的蛛絲馬跡。一塊三葉蟲化石可以帶我們回到5.3億年前的生命大爆發的寒武紀，一顆恐龍蛋化石能記錄千萬年、億年前的生態環境，還能給《侏羅紀公園》編劇們創作的靈感。
化石的形成，雖然是簡單的物理、化學過程，但是恰到好處的時機至關重要，琥珀化石最能說明時機的作用。
裸子植物能分泌出的粘度極高的樹脂，這種黏糊糊的液體從樹上掉落的時候，如果有小昆蟲或者植物正好被包裹，就有了化石形成的先決條件，當樹脂逐漸變硬被掩埋，從而躲過風化和侵蝕，就可能形成保存有完整動植物的琥珀化石。
除了被包裹的琥珀，冰凍和乾燥也能保存身體組織相對完整的生物化石，比如冰凍的猛獁象化石。這些化石是最為直觀的古代動植物形態，但它們要麼需要極端的氣候條件，要麼需要爭分奪秒，所以非常罕見。
大多數化石則是因為火山灰、沙子等沉積物埋藏形成的，動物的皮、毛、肉和植物的葉子等有機體會在沉積物中腐爛，牙齒和骨骼被保留了下來，生物學家將這個過程稱為“石化”或者“礦化”。此時，水滲入到殘骸中，溶解在水中的礦物質形成晶體，這些結晶礦物質使得殘骸與包裹的沉積岩一起變硬，形成實體化石。
還有一種化石，它並沒有保留生物的原貌，而是以模子的形態存在。這種化石因為動植物有機體完全溶解在了沉積岩中，骨骼和硬殼也都被消融，“屍體”不復存在，但是它會在岩石中留下輪廓和痕跡，形成一個類似我們現在做“糕點”時用的模具，這種化石被稱為模鑄化石。
無論哪種形成方式，有機物消失殆盡是化石形成的必經過程，但最近研究者們有了新的發現。他們在一些化石中發現了白堊紀的有機物質，時間大約在6550萬年到1.455億年，檢測表明，這些有機物質屬於恐龍，因為它們與從恐龍進化而來的鳥類中的某些蛋白質相匹配。
羅文大學地球與環境學院院長肯拉科瓦拉認為，雖然還不清楚這些有機物質是如何被保存下來的，但是砂岩可能解開謎題的鑰匙，它可能是保存化石中有機物的最佳環境。
有機物化石的發現，讓古生物學家能夠從中獲得更多關於動植物起源的線索與證據，生命起源的更多新發現可能就蘊藏在這些化石中。
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