如果你向一位仍然富有魅力的中老年婦女打聽她保持青春和美麗的秘訣，那么你所得到的可能是蒙娜麗莎式的嫣然一笑和巧妙的所問非所答。迄今，當植物學家探索植物王國中魅力無窮的“女王”——蘭花的奧秘時，也遇到了類似的令人費解的難題。

    蘭花家族——蘭科植物，具有比地球上任何植物家族都更豐富的物種：自然形成的種類大約有3萬種，人工培育的雜交品種更達數(shù)萬個。多數(shù)蘭科植物是附生植物，它們并不扎根于土壤中，而是將根不產(chǎn)生傷害地緊緊附著在熱帶森林上層喬木的樹干或枝杈上。少數(shù)蘭科植物是腐生種類，它們?nèi)鄙偃~綠素，靠真菌提供生活所需的營養(yǎng)物質(zhì)；在澳大利亞，有些屬的蘭花終生在地下生活。除了黑色外，蘭花有各種顏色。蘭花并不都是芳香宜人，它們所散發(fā)出的氣味變化很大，從巧克力般的誘人香味到腐肉般的臭味，各種稀奇的怪味都有。
    是什么原因造成了蘭花植物如此驚人的多樣性?是它們極其復雜和異乎尋常的生活方式。蘭科植物與其他有花植物相比，在許多方面差別都很大。看上去蘭花似乎是孤芳自賞，其實它們與許多其他類群的生物(動物、真菌等)有著密切聯(lián)系。達爾文曾經(jīng)寫過一部關于蘭花的書——《蘭花的傳粉》，書中講述了英國本土和國外的蘭花借助于昆蟲傳粉的種種技巧。這本書繼承了他的進化論思想，也是對自然選擇學說的有力證明。然而這已是100多年前的事，而今天借助于諸如“基因順序測定”這類強有力的分子生物學技術，植物生物學家已經(jīng)能夠重寫這一具有迷人花朵的植物家族的歷史。
    奇特的生存方式
    蘭科屬于被子植物中的百合綱，同綱的著名家族——禾本科、百合科等的每一朵花中，雄蕊的數(shù)量都是3的倍數(shù)，但蘭科植物的花卻十分特殊，通常只有一枚能育的雄蕊，而且這枚雄蕊與雌蕊結(jié)合在一起，形成一個被稱為蕊柱的雌雄同體的結(jié)構?；ǚ郛a(chǎn)生在蕊柱頂部的花藥中。與眾不同的是，蘭花的花粉粒相互之間粘合在一起，形成2—8個花粉團，這些花粉團又共同連在一個被稱為粘盤的具黏性的墊狀物上，這種復雜的結(jié)構被稱為花粉塊。在花粉塊的上部有一形如兜帽的藥帽，起到阻止自花傳粉的作用。但花粉塊卻很容易被傳粉昆蟲的身體或蜂鳥的喙帶走。當來訪的傳粉者接觸到花粉塊下部的粘盤時，整個花粉塊就會隨粘盤一起被“俘獲”。通常蘭花的雌蕊位于蕊柱的中下部，接收花粉的柱頭呈穴狀，位于粘盤的下面。當攜帶著花粉塊的傳粉者在兩朵花之間運動時，暴露在空氣中的花粉塊就會很快收縮變形，使其位置和方向正好適合下一朵花的柱頭穴接收。
    對于每一朵蘭花來說，花粉塊通常僅有一個，而柱頭穴也僅容得下一個花粉塊，因此這接待傳粉者的惟一一次機會就顯得彌足珍貴。為了確保這一次傳粉的成功，負責吸引傳粉者的花瓣也發(fā)生了很大的變化——三枚花瓣中的一枚演變成了唇瓣。它通常是蘭花中最大、最艷麗和最精致的部分，位于蕊柱的前下方，既為傳粉昆蟲提供了一個降落的平臺，又往往擔負著引誘和容留傳粉者的重任，當傳粉者落在唇瓣上或從由其形成的陷阱(牢獄)中逃出時，身體上部正巧緊貼著蕊柱的上部，保證了花粉塊的取、送成功。在被子植物中，許多靠昆蟲或其他小型動物傳粉的花朵，都為傳粉者準備了報酬一花蜜、花粉甚至臨時的新房，以爭取傳粉者為其服務。但蘭花卻往往另辟蹊徑，靠氣味、顏色、形狀等方面的擬態(tài)誘騙傳粉者為其義務勞動。所有這些特化、調(diào)整、融合與無報酬的誘騙和只有一次的機會相聯(lián)系，似乎是一種風險很大的生殖策略，但顯然蘭花是成功的。由此可見，蘭科堪稱最卓越的被子植物家族。
    一旦傳粉受精成功，一朵蘭花的子房便發(fā)育為一個充滿數(shù)萬個微小種子的蒴果。蘭花的種子如塵埃一樣細小，僅由胚和種皮組成，沒有儲存營養(yǎng)物質(zhì)的胚乳，也沒有子葉。顯然，微小的種子更有利于在空氣中遠距離傳播，擴大了種群生存的空間。但沒有營養(yǎng)物質(zhì)的儲備，一旦萌發(fā)，就會因“斷糧”而失去動力，無法繼續(xù)生長，使新生命夭折。如何“魚與熊掌兼得”?聰明的蘭花通過與真菌結(jié)盟得到了兩全其美的結(jié)果。
    蘭花的種皮在正常情況下可以起到保護胚免受傷害，保持種子內(nèi)的水分和防止微生物侵入的作用。但當與一類“友好”的真菌菌絲相遇時，種皮就失去了防御能力不得不讓其通過。而一旦菌絲與胚細胞相遇就開始了它們的同盟關系，菌絲源源不斷地為胚及萌發(fā)后形成的幼苗提供生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，同時也從對方細胞中獲得某些生活所需的化合物。這種同盟關系一般在蘭花幼苗展開綠葉，能夠進行光合作用而獨立生活時為止；但在某些蘭科植物身上，這種同盟關系會終生保持，因此在它們身上始終不產(chǎn)生葉綠素，失去了進行光合作用的能力，一直得依賴真菌的喂養(yǎng)。這種生活方式被稱為“微生物異養(yǎng)”。
    古老的起源
    蘭科是一個特殊的植物家族，如何對其進行分類，并找出它與其他科之間的親緣關系，是學術上爭論的焦點之一。有的人以蘭花的種子為分類的依據(jù)，將蘭科與其他靠異養(yǎng)微生物生活的類群安排在一起。有的人則以花為主要依據(jù)，認為蘭科在親緣關系上靠近百合科。還有的人將蘭科單獨置于一個目——蘭目中，這樣一來似乎就沒什么好爭的了。然而，DNA測序提供了一種全新的分類學依據(jù)——精確測定生物染色體上組成遺傳基因的核酸的排列順序，它能幫助生物學家了解某物種在生物演化史上所處的位置，揭示它的來龍去脈。
    DNA測定研究表明：蘭科是天門冬目的成員，該目還包括龍舌蘭科、天門冬科、風信子科、鳶尾科和蔥科。蘭科在該目的“系統(tǒng)樹”上是位于基部的一個分枝。目前，科學家推測出蘭科在1億年前就已經(jīng)分化形成了。這比傳統(tǒng)的認識早了許多。以往，植物學家認為蘭科起源較晚，其原因主要基于這樣一種事實：絕大多數(shù)在南美洲和非洲分布的蘭科類群，要么分布在新大陸，要么分布在舊大陸，極少有同一類群植物同時出現(xiàn)在這兩個大陸上的現(xiàn)象。這說明，這些類群基本上是在1億年前南方大陸板塊斷裂成兩個新板塊(南美洲和非洲)之后演化形成的。另外還有人認為：蘭科中的絕大多數(shù)種類是附生植物，它們應該是在有花植物組成的森林大量出現(xiàn)以后才演化形成；再有，多數(shù)蘭科植物特定的傳粉昆蟲成為有花植物傳粉者的時間較晚，因此認為蘭科植物的歷史不會很長。然而DNA數(shù)據(jù)顯示，蘭科具有古老的起源。
    以蘭科中的香莢蘭亞科為例。香莢蘭亞科包括15個屬。該亞科的演化歷史以往一直令植物學家感到困惑不解：它們都具有比較進化的特征，如有些是攀援藤本，有些具有帶翅的種子，多數(shù)具有十分精巧的異花傳粉技能。然而，它們又具有一些通常在更原始的蘭科植物身上出現(xiàn)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團，而且雄蕊和雌蕊的融合程度比多數(shù)蘭科植物都低。