La famiglia delle Orchidee è una delle famiglie più diversificate di tutto il Regno Vegetale, ed è senza alcun dubbio la famiglia in cui l'impollinazione avviene nei modi più diversi, specializzati, addirittura stupefacenti. Non è strano, quindi, che Darwin, nel suo sforzo di comprendere la diversità delle piante e le sue cause, ne fosse fortemente attratto, tanto da dedicare anni di osservazioni al meccanismo riproduttivo di queste piante, e da dedicare loro una poderosa monografia, che ebbe molta risonanza e fu tradotta in diverse lingue.

Il fascino delle Orchidee su Darwin deriva dalla alta specializzazione del loro fiore, e dalla conseguente specializzazione del rapporto pianta - insetto. Questo rapporto funzionale così stretto fra due organismi appartenenti a regni diversi implica il concetto di "co-evoluzione". Darwin non usò questo termine, ma questo è il concetto intorno al quale ruota la sua ricerca. L'assunto darwiniano si può riassumere più o meno così: "se due organismi hanno raggiunto un'interazione così stretta e specifica come l'orchidea ed il suo impollinatore, è necessario dedurne che ambedue gli organismi abbiano realizzato in questo modo un vantaggio evolutivo (maggiore fitness)".

Una predizione

Un caso emblematico,  notissimo in letteratura, è quello di Angraecum sesquipedale, orchidea epifita delle foreste del Madagascar. In questa specie, Darwin annotò che, nell'esemplare che gli era stato inviato, lo sperone nettarifero era lungo 11 pollici e mezzo, ma il nettare si trovava solo nell'ultimo pollice e mezzo. Inoltre, il fiore presentava sei tepali disposti a stella, e non presentava una superficie di appoggio. Di qui, ragionando sulla struttura e l'etologia degli insetti a lui noti, formulò la previsione - pressoché unica nella storia delle Scienze Naturali -  che dovesse esistere una farfalla notturna con una spiritromba di lunghezza tale da raggiungere il nettare nel fondo del nettario. La previsione darwiniana fu oggetto di ironia da parte di alcuni naturalisti contemporanei. Solo mezzo secolo più tardi, nel 1903, venne scoperta effettivamente una farfalla che corrispondeva esattamente alla previsione darwiniana, e che proprio per questo ebbe il nome di Xanthopan morganii praedicta.