如果你向一位仍然富有魅力的中老年妇女打听她保持青春和美丽的秘诀，那么你所得到的可能是蒙娜丽莎式的嫣然一笑和巧妙的所问非所答。迄今，当植物学家探索植物王国中魅力无穷的“女王”——兰花的奥秘时，也遇到了类似的令人费解的难题。

兰科兰花科的种类比地球上任何一个植物科都要丰富:约有3万种自然形成的种类和数万种人工培育的杂交品种。大多数兰花是附生植物，它们不在土壤中生根，但它们的根会附着在热带森林上层树木的树干或树枝上，而不会造成伤害。少数兰花是腐生物种，缺乏叶绿素，靠真菌提供生命所需的营养；在澳大利亚，一些兰花属终生生活在地下。兰花除了黑色之外，还有各种各样的颜色。兰花并不都是芳香宜人，气味千差万别，从巧克力般诱人的香气到腐肉般的气味，还有各种奇怪的气味。

兰花植物惊人的多样性是什么原因造成的？是他们极其复杂和不寻常的生活方式。与其他开花植物相比，兰科植物在许多方面都有很大的不同。看似自恋的兰花，其实和很多其他生物(动物、真菌等)关系密切。).达尔文曾经写过一本关于兰花的书《兰花的传粉》，讲述了英国和国外的兰花昆虫传粉的技术。这本书继承了他的进化论，也是自然选择理论的有力证明。但这是100多年前的事了，今天，借助“基因测序”等强大的分子生物学技术，植物生物学家已经能够用迷人的花朵改写这个植物家族的历史。

奇特的生活方式

兰科在被子植物中属于百合科。在禾本科和百合科的每朵花中，雄蕊的数量是3的倍数。但兰科的花非常特殊，通常只有一个可育雄蕊，与雌蕊结合形成雌雄同体结构，称为雌蕊。花粉在雌蕊顶端的花药中产生。与其他花粉不同，兰花的花粉粒相互粘附，形成2-8个花粉团，花粉团与一个叫做粘盘的粘性垫相连。这种复杂的结构叫做花粉块。花粉块上部有一个罩状的药帽，起到防止自花授粉的作用。但是花粉块很容易被传粉者的身体或者蜂鸟的喙带走。当来访的传粉者接触到花粉块下部的粘盘时，整个花粉块就会随着粘盘被“捕获”。通常兰花的雌蕊位于雌蕊柱的中下部，接受花粉的柱头呈孔状，位于粘花盘的下方。当携带花粉块的授粉者在两朵花之间移动时，暴露在空气中的花粉块会迅速收缩变形，使其位置和方向正好适合下一朵花的柱头孔接收。

每株兰花通常只有一个花粉块，柱头孔只能容纳一个花粉块，所以接收授粉者的唯一机会是珍贵的。为了保证这次授粉成功，负责吸引授粉者的花瓣也发生了很大的变化——三片花瓣中有一片进化成了唇瓣。通常是兰花最大、最艳丽、最娇嫩的部位，位于雌蕊的前下部，不仅为传粉者提供了一个降落的平台，还肩负着引诱和迁就传粉者的重任。当传粉者落在唇上或逃离它们形成的陷阱(监狱)时，身体上部恰好紧贴雌蕊上部，保证了取送花粉块的成功。在被子植物中，许多由昆虫或其他小动物授粉的花朵都准备了花蜜、花粉，甚至是临时的新房子，供授粉者为它们服务。然而，兰花通常采取不同的方法，依靠气味、颜色和形状的模仿来欺骗授粉者自愿为它们工作。所有这些专门化、调整和整合都与无报酬的欺骗有关，而且只有一次机会。这似乎是一种冒险的生殖策略，但显然兰花是成功的。因此，兰科是最突出的被子植物科。

一旦授粉和受精成功，兰花的子房就会发育成一个胶囊，里面装满成千上万颗微小的种子。兰花种子小如尘埃，仅由胚和种皮组成，没有储存养分的胚乳和子叶。显然，微小的种子更有利于在空气中长距离繁殖，扩大了种群的生存空间。但如果没有养分储备，一旦发芽，就会因为“粮荒”而失去动力，无法继续生长，从而中止新的生命。如何“两全其美”？聪明的兰花通过与真菌的联盟，两全其美。

一般情况下，兰花的种皮可以保护胚胎免受伤害，保持种子水分，防止微生物入侵。但遇到一种“友好”的真菌菌丝，种皮失去防御能力，不得不让其通过。菌丝一旦遇到胚胎细胞，就开始了它们的联盟关系。菌丝体持续提供胚和萌发后形成的幼苗生长发育所必需的营养物质，同时从其他细胞中获得一些生命所需的化合物。这种联盟一般是直到兰花幼苗长出绿叶，能够进行光合作用，独立生活；但是在一些兰花中，这种联盟会维持终生，所以它们从不产生叶绿素，失去光合作用的能力，不得不依靠真菌的取食。这种生活方式被称为“微生物异养”。

古代起源

兰科是一个特殊的植物科。如何对其进行分类，找出其与其他家族的亲缘关系，是学术界争论的焦点之一。有的人以兰花种子为分类依据，将兰花与其他以异养微生物为生的群体排列在一起。有人以花为主要依据，认为兰科与百合科亲缘关系较近。其他人把柯蓝单独放在一只眼睛里——牧兰，所以似乎没有什么可争论的。而DNA测序提供了一个新的分类学依据——准确确定构成遗传基因的核酸在生物染色体上的序列，可以帮助生物学家了解一个物种在生物进化史中的地位，揭示其起源和发展。

DNA分析表明，兰科是天门冬科的一员，天门冬科还包括龙舌兰科、天门冬科、风信子科、鸢尾科和蒜科。兰科是位于“系统树”底部的一个分支。目前科学家推测兰科植物在1亿年前已经分化形成。这比传统理解要早得多。过去植物学家认为兰科植物起源较晚，主要是基于分布在南美和非洲的兰科植物类群大多不是分布在新大陆就是分布在旧大陆，同一类群的植物很少同时出现在两大洲。这说明这些群基本上是在1亿年前南部大陆板块断裂成两个新板块(南美和非洲)后演化而来的。还有人认为兰科绝大多数物种都是附生植物，应该是在大量由开花植物组成的森林出现后才进化而来；而且兰科植物的大多数特异传粉者后来都成为了开花植物的传粉者，所以认为兰科植物的历史不会很长。但DNA数据显示，兰科有古老的起源。

以兰科香草亚科为例。香草亚科包括15个属。这个亚科的进化史在过去一直困扰着植物学家:它们都具有比较进化的特点，如攀缘藤本、有翅种子、精致的异花授粉技巧等。但它们也有一些通常出现在更原始的兰花中的特征，如陆生生活方式，花粉粒不聚在一起形成花粉簇，雄蕊和雌蕊的融合度低于大多数兰花。