一對雙胞胎有可能由同一個媽媽，但兩個不同的爸爸生出來嗎？事實上真有可能，這是一種「複孕現象」，也就是在第一顆卵子受精的48小時內，第二顆卵子也受精了。一般來說，卵子受精之後母體就會停止受精機制，因此這種現象發生的機率僅有百萬分之一。
「複孕現象」全稱為「異父複孕受精」(heteropaternal superfecundation)，最早是由希臘人觀察幼貓幼狗所發現；當時人們覺得疑惑，為甚麼同一窩小狗生出來，有的竟長得特別不一樣，而開始懷疑牠是否有著不同的父親。
人類的「複孕現象」則是近代才被觀察到，指的是在同一期間內，兩顆卵子在兩次與不同男人性交中分別受精的情況。值得注意的是，「複孕現象」與異卵雙生是兩回事，異卵雙生是同一次性行為中，有兩顆卵子分別受精；複孕則是間隔很短的兩次性交「都中獎」，大多數時候屬於同一名父親，但也有少數事例為兩名男性的傑作。
有一起極罕見的複孕案例，一名懷孕兩個半月的婦女到醫院做超音波檢查，才發現自己實際上懷孕了三個月，腹中雙胞胎的其中一個在未被發現的情況下，已多發育了兩個禮拜。
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