兰花家族——兰科植物，具有比地球上任何植物家族都更丰富的物种：自然形成的种类大约有3万种，人工培育的杂交品种更达数万个。多数兰科植物是附生植物，它们并不扎根于土壤中，而是将根不产生伤害地紧紧附着在热带森林上层乔木的树干或枝杈上。少数兰科植物是腐生种类，它们缺少叶绿素，靠真菌提供生活所需的营养物质；在澳大利亚，有些属的兰花终生在地下生活。除了黑色外，兰花有各种颜色。兰花并不都是芳香宜人，它们所散发出的气味变化很大，从巧克力般的诱人香味到腐肉般的臭味，各种稀奇的怪味都有。
是什么原因造成了兰花植物如此惊人的多样性？是它们极其复杂和异乎寻常的生活方式。兰科植物与其他有花植物相比，在许多方面差别都很大。看上去兰花似乎是孤芳自赏，其实它们与许多其他类群的生物(动物、真菌等)有着密切联系。达尔文曾经写过一部关于兰花的书——《兰花的传粉》，书中讲述了英国本土和国外的兰花借助于昆虫传粉的种种技巧。这本书继承了他的进化论思想，也是对自然选择学说的有力证明。然而这已是100多年前的事，而今天借助于诸如基因顺序测定这类强有力的分子生物学技术，植物生物学家已经能够重写这一具有迷人花朵的植物家族的历史。
奇特的生存方式
兰科属于被子植物中的百合纲，同纲的著名家族——禾本科、百合科等的每一朵花中，雄蕊的数量都是3的倍数，但兰科植物的花却十分特殊，通常只有一枚能育的雄蕊，而且这枚雄蕊与雌蕊结合在一起，形成一个被称为蕊柱的雌雄同体的结构。花粉产生在蕊柱顶部的花药中。与众不同的是，兰花的花粉粒相互之间粘合在一起，形成2—8个花粉团，这些花粉团又共同连在一个被称为粘盘的具黏性的垫状物上，这种复杂的结构被称为花粉块。在花粉块的上部有一形如兜帽的药帽，起到阻止自花传粉的作用。但花粉块却很容易被传粉昆虫的身体或蜂鸟的喙带走。当来访的传粉者接触到花粉块下部的粘盘时，整个花粉块就会随粘盘一起被俘获。通常兰花的雌蕊位于蕊柱的中下部，接收花粉的柱头呈穴状，位于粘盘的下面。当携带着花粉块的传粉者在两朵花之间运动时，暴露在空气中的花粉块就会很快收缩变形，使其位置和方向正好适合下一朵花的柱头穴接收。
对于每一朵兰花来说，花粉块通常仅有一个，而柱头穴也仅容得下一个花粉块，因此这接待传粉者的惟一一次机会就显得弥足珍贵。为了确保这一次传粉的成功，负责吸引传粉者的花瓣也发生了很大的变化——三枚花瓣中的一枚演变成了唇瓣。它通常是兰花中最大、最艳丽和最精致的部分，位于蕊柱的前下方，既为传粉昆虫提供了一个降落的平台，又往往担负着引诱和容留传粉者的重任，当传粉者落在唇瓣上或从由其形成的陷阱(牢狱)中逃出时，身体上部正巧紧贴着蕊柱的上部，保证了花粉块的取、送成功。在被子植物中，许多靠昆虫或其他小型动物传粉的花朵，都为传粉者准备了报酬一花蜜、花粉甚至临时的新房，以争取传粉者为其服务。但兰花却往往另辟蹊径，靠气味、颜色、形状等方面的拟态诱骗传粉者为其义务劳动。所有这些特化、调整、融合与无报酬的诱骗和只有一次的机会相联系，似乎是一种风险很大的生殖策略，但显然兰花是成功的。由此可见，兰科堪称最卓越的被子植物家族。
一旦传粉受精成功，一朵兰花的子房便发育为一个充满数万个微小种子的蒴果。兰花的种子如尘埃一样细小，仅由胚和种皮组成，没有储存营养物质的胚乳，也没有子叶。显然，微小的种子更有利于在空气中远距离传播，扩大了种群生存的空间。但没有营养物质的储备，一旦萌发，就会因断粮而失去动力，无法继续生长，使新生命夭折。如何鱼与熊掌兼得？聪明的兰花通过与真菌结盟得到了两全其美的结果。
兰花的种皮在正常情况下可以起到保护胚免受伤害，保持种子内的水分和防止微生物侵入的作用。但当与一类友好的真菌菌丝相遇时，种皮就失去了防御能力不得不让其通过。而一旦菌丝与胚细胞相遇就开始了它们的同盟关系，菌丝源源不断地为胚及萌发后形成的幼苗提供生长发育所必需的营养物质，同时也从对方细胞中获得某些生活所需的化合物。这种同盟关系一般在兰花幼苗展开绿叶，能够进行光合作用而独立生活时为止；但在某些兰科植物身上，这种同盟关系会终生保持，因此在它们身上始终不产生叶绿素，失去了进行光合作用的能力，一直得依赖真菌的喂养。这种生活方式被称为微生物异养。
古老的起源
兰科是一个特殊的植物家族，如何对其进行分类，并找出它与其他科之间的亲缘关系，是学术上争论的焦点之一。有的人以兰花的种子为分类的依据，将兰科与其他靠异养微生物生活的类群安排在一起。有的人则以花为主要依据，认为兰科在亲缘关系上靠近百合科。还有的人将兰科单独置于一个目——兰目中，这样一来似乎就没什么好争的了。然而，DNA测序提供了一种全新的分类学依据——精确测定生物染色体上组成遗传基因的核酸的排列顺序，它能帮助生物学家了解某物种在生物演化史上所处的位置，揭示它的来龙去脉。
DNA测定研究表明：兰科是天门冬目的成员，该目还包括龙舌兰科、天门冬科、风信子科、鸢尾科和葱科。兰科在该目的系统树上是位于基部的一个分枝。目前，科学家推测出兰科在1亿年前就已经分化形成了。这比传统的认识早了许多。以往，植物学家认为兰科起源较晚，其原因主要基于这样一种事实：绝大多数在南美洲和非洲分布的兰科类群，要么分布在新大陆，要么分布在旧大陆，极少有同一类群植物同时出现在这两个大陆上的现象。这说明，这些类群基本上是在1亿年前南方大陆板块断裂成两个新板块(南美洲和非洲)之后演化形成的。另外还有人认为：兰科中的绝大多数种类是附生植物，它们应该是在有花植物组成的森林大量出现以后才演化形成；再有，多数兰科植物特定的传粉昆虫成为有花植物传粉者的时间较晚，因此认为兰科植物的历史不会很长。然而DNA数据显示，兰科具有古老的起源。
以兰科中的香荚兰亚科为例。香荚兰亚科包括15个属。该亚科的演化历史以往一直令植物学家感到困惑不解：它们都具有比较进化的特征，如有些是攀援藤本，有些具有带翅的种子，多数具有十分精巧的异花传粉技能。然而，它们又具有一些通常在更原始的兰科植物身上出现的特征，如生活方式是地生的，花粉粒并不聚在一起形成花粉团，而且雄蕊和雌蕊的融合程度比多数兰科植物都低。