La domestication du chien aurait commencé, selon la plupart des chercheurs, à la fin du Paléolithique (Paléolithique supérieur européen) : le chien a été la première espèce animale à avoir été domestiquée.
Avant la dernière ère glaciale, il y a ≈ 26 000 à 20 000 ans, des restes de canidés ont été identifiés dans des sites archéologiques (grottes) en Ukraine et en Sibérie. Les crânes et les dents trouvés semblent montrer les supposées caractéristiques de la domestication naissante (réduction de la taille globale, un raccourcissement des mâchoires et l’élargissement du museau, souvent sans réduction de la taille des dents).
L’hypothèse initiale selon laquelle la domestication provient de la capture et de l’apprivoisement des jeunes animaux sauvages orphelins a été remplacée dans la seconde moitié du XXe siècle (Budiansky, 1992). Les loups se seraient regroupés autour des campements humains et se seraient lentement intégrés dans les sociétés humaines ; un processus qui a pu se mettre en place dans n’importe quelle zone où les humains et les loups pouvaient vivre, dans n’importe quelle période du Pléistocène moyen jusqu’à nos jours (Larson et al. 2012). On peut conclure que les jeunes loups, qui ne chassaient plus mais se nourrissaient autour des camps humains, ne développaient alors plus les crânes et les mâchoires typiques des prédateurs, comme cela a été montré avec les mesures des crânes des loups captifs dès 1894 (Wolfgramm, 1894).
C’est la base de l’hypothèse de Germonpré et de ses collègues. Pour eux, les crânes de canidés qu’ils ont identifiés dans les grottes du Pléistocène étaient issus de la domestication naissante.
Cependant, ces caractéristiques peuvent être la conséquence du stress environnemental et de la consanguinité, comme le montrent les crânes des loups arctiques (Clutton-Brock et al., 1994 ; Federoff, 1996) et sporadiquement ceux d’autres canidés sauvages tels que figurés par Miles & Grigson (2003). On ne connait pas la fréquence des apparitions des anomalies de ce type chez les loups modernes, sans parler de leur nombre relatif chez les loups datant du Pléistocène. A noter que les grottes dans lesquelles Germonpré et ses collègues ont trouvé les six crânes supposés de chien s’étendent sur une distance de plusieurs milliers de KM et datent au moins de 19 000 années (Crockford & Kuzmin, 2012).
Il est possible que les chasseurs paléolithiques élevèrent des bébés de loup apprivoisés au sein de leur communauté et que les crânes de ces canidés puissent être et avoir été identifiés comme des « chiens issus de la domestication naissante ».
Toutefois, il n’existe actuellement aucune preuve que ces sujets apprivoisés se seraient reproduits à l’écart du reste de leur espèce dans le but de donner naissance à des générations futures de chiens domestiques (Crockford et Kuzmin, 2012 ; Larson et coll., 2012).
A l’heure actuelle, le dernier loup potentiellement apprivoisé à partir de la période du Pléistocène a été identifié sur le site d’Avdeevo, sur la plaine russe près de Koursk et daté entre 20 000 et 21 000 ans (Germonpré et al., 2012).