Nagyon ritkán, de előfordul, hogy egy ikerpár két tagja nem ugyanakkor fogan meg: magyarán a terhes nő teherbe esik még egyszer. A jelenség neve szuperfetáció, és az állatvilágban aránylag gyakran előfordul, kimutatták már rágcsálóknál, sertéseknél és szarvasmarhánál is. Emberek esetében azonban extrém ritka dolog, az orvostudomány az elmúlt 50 évben mindössze hét ilyen bizonyított és dokumentált esetet jegyzett fel.

Ha egy nő teherbe esik, a szervezetében felszabaduló hormonok gondoskodnak arról, hogy ne következzen be újabb peteérés – ezért szűnik meg a terhes nők menstruációja. Néha azonban előfordul, hogy ez a hormonális hatás lassan és gyengén indul be, és a petesejt megtermékenyülése után 1-2 héttel becsúszik egy újabb peteérés. Ez azonban még nem elég a teherbe eséshez, hiszen a hímivarsejtnek találkoznia is kell a plusz petesejttel. Csakhogy a terhes nő szervezetében kialakul egy úgynevezett nyákdugó, ami elzárja a méhszájat. Ennek a funkciója az, hogy a fejlődő embriót védje a fertőzésektől, de kívül tartja a spermiumokat is – kivéve, ha a kialakulása lassabban megy a szokásosnál, és még be tud jutni néhány spermium, mielőtt kilenc hónapra bezárul a kapu.

Ha ez a két, nagyon ritka dolog egyszerre következik be, és ebben a nagyon kis időablakban a már terhes nő védekezés nélkül fekszik le valakivel, és aztán még a megtermékenyült petesejt képes is beágyazódni a méh nyálkahártyájába (amire a megváltozott hormonális körülmények között drasztikusan csökken az esély), na ekkor jön létre a szuperfetáció. Kutatók szerint termékenységi hormonkezelések növelik az esélyét a bekövetkezésének. Ugyanakkor az is lehet, hogy sűrűbben előfordul, csak ritkán veszik észre. Itt egy-két hét különbséggel megfogant magzatokról van szó, és bár a modern ultrahangos módszerekkel már a terhesség korai szakaszában elég pontosan meghatározható az embrió kora, ritkán merül fel a szuperfetáció gyanúja – ehelyett fejlődési rendellenességekre szokás gyanakodni, ha az ikerpár két tagja eltérően fejlettnek látszik a felvételeken.

Van azonban még egy módja annak, hogy egy ikerpár két tagjának más-más apja legyen, ez pedig az úgynevezett szuperfekundáció. Ez olyankor történik, amikor egyszerre két petesejt érik meg (ez a kétpetéjű ikrek megfoganásának feltétele), ezek azonban nem egy alkalommal, hanem két külön szexuális aktus során találkoznak a maguk hímivarsejt-párjával, és termékenyítődnek meg. Ha a két aktus két különböző férfival történt, az ikreknek két biológiai apjuk lesz. Ennek annyira szép a tudományos neve, hogy muszáj leírnunk: heteropaternális szuperfekundáció. Bár ez elég kacifántosan hangzik, valójában nem olyan szuperritka, mint a szuperfetáció: egy amerikai vizsgálat szerint a kétpetéjű ikreknél folytatott apasági tesztek során a DNS-vizsgálat 2,4 százaléknyi esetben talált két különböző apát.