В 1994—1995 — депутат Государственной думы России (по списку движения «Выбор России»), заместитель председателя Комитета Государственной думы по образованию, культуре и науке, председатель подкомитет по науке. Являлся президентом Российского отделения Международной организации парламентариев за сбалансированную окружающую среду ГЛОБЕ-Россия. Был членом движения «Демократическая Россия», партии «Демократический выбор России».
Окончил среднюю школу экстерном в 1950, по специальному разрешению Министерства образования в возрасте 16 лет поступил в Московский государственный университет (МГУ). Окончил биологический факультет МГУ (1955; с отличием) по кафедре зоологии позвоночных, аспирантуру Ленинградского зоологического инс
титута АН СССР. Кандидат биологических наук (1963; тема диссертации: «Пути пищевой специализации и эволюции пищеварительной системы у некоторых, преимущественно мышеобразных грызунов»). Доктор биологических наук (1967; тема диссертации: «Эволюция низших хомякообразных (Cricetidae)»). Профессор (1972
Область научных интересов: систематика млекопитающих, генетические методы в систематике, кариосистематика, зоогеография, эволюционная морфология, теория эволюции, история науки. Основной вклад в науку: открытие хромосомного видообразования, применение в с
истематике млекопитающих хромосомного, генетического и некоторых молекулярно-биологических методов, открытие неравномерности темпов эволюции органов одной системы и формулировка принципа компенсации функций.
Вице-президент (и один из создателей) Российской академии естественных наук, вице-президе
нт Всесоюзного териологического общества, председатель секции зоологии Московского общества испытателей природы, лауреат Государственной премии СССР в области науки и техники (1990), премии Бруно Х. Шубарта (Германия) за выдающиеся достижения в области охраны окружающей среды (1989), многих почётных
медалей и дипломов, член Королевской шведской Академии наук, почётный иностранный член Американской Академии наук и искусств.
Работал младшим научным сотрудником Ленинградского зоологического института АН СССР. В 1963—1964 — доцент, заведующий курсом эволюционной
биологии 2-го Московского медицинского института.
В 1964—1971 работал в Новосибирске: учёный секретарь по биологическим наукам Президиума СО АН СССР и, одновременно, старший научный сотрудник лаборатории генетики популяций Института цитологии и генетики СО АН СССР. В со
ставе этой лаборатории Николай Николаевич организовал самостоятельную группу эволюции и кариосистематики животных, исполнял обязанности заведующего лабораторией. Организовал в Сибирском отделении издательства «Наука» выпуск четырех томов «Проблемы эволюции» и двух томов «Териология». В Институте цит
ологии и генетики СО АН СССР под его редакцией были изданы материалы II Всесоюзного совещания по млекопитающим (Москва, 1969), которые, по существу, явились одним из первых в стране атласов по кариосистематике животных.
В Новосибирске объединил вокруг себя специалистов из разных областей биологии
— зоологов, этологов, кариосистематиков, теоретиков-популяционистов, что послужило началом создания его научной школы в области популяционной и эволюционной биологии. В 1968—1970 читал курс лекций по теории эволюции на биологическом отделении факультета естественных наук Новосибирского государствен
ного университета.
В этот же период, с Н. В. Тимофеевым-Ресовским и А. В. Яблоковым написал учебник теории эволюции, выдержавший несколько изданий.
В 1971—1977 работал во Владивостоке: директор Биолого-почвенного института (БПИ) Дальневосточного научного центра (ДВНЦ
) АН СССР (1971—1973), заведующий отделом эволюционной биологии и лаборатории эволюционной зоологии и генетики в этом институте. Из периферийного института прикладного профиля БПИ при нём превратился в полновесное академическое учреждение, проводящее фундаментальные исследования по основным проблема
м биологического разнообразия суши Дальнего Востока, с сохранением прикладной тематики. Отказался вступать в КПСС, после чего был снят с поста директора института.
В 1972—1977, одновременно, профессор кафедры зоологии, заведующий специализацией «Генетика» Дальневосточного государственного универс
итета.
С 1977 — старший научный сотрудник, затем ведущий научный сотрудник, с 1988 — главный научный сотрудник Института биологии развития имени им. Н. К. Кольцова. Одновременно в 1982—1986 — профессор и заведующий кафедрой Московского областного педагогического института им.
Н. К. Крупской. Преподавал в Гарвардском (1992—1993) и Стенфордском университетах (США).
Инициировал организацию Джорджем Соросом фонда для поддержки учёных, изучающих биологическое разнообразие, и возглавил его.
В 1950—1960-е годы был одним из учёных, выступавших
в защиту классической генетики, с критикой деятельности академика Трофима Лысенко.
В 1989 — народный депутат СССР от научных обществ, член Комитете по науке Верховного совета СССР. Был инициатором и разработчиком законопроекта о восстановлении в гражданстве деятелей науки и культуры, насильствен
но высланных из СССР. Входил в состав Межрегиональной депутатской группы. В 1990—1993 — народный депутат России (от Кунцевского округа Москвы).
В 1989—1991 — председатель Государственного комитета СССР по охране природы (единственнный министр союзного правительства, не входивший в состав КПСС). В
1991 — министр природопользования и охраны окружающей среды СССР. Разработал новую концепцию охраны природы на основании экономических очагов управления. Руководил публикацией официальных докладов о состоянии окружающей среды, в которых были впервые приведены засекреченные прежде материалы. За пери
од его деятельности на посту главы природоохранного ведомства площадь заповедников увеличилась на 20 %. Активно выступил против испытаний ядерного оружия на Новой Земле в 1990, что сыграло важную роль в объявлении моратория на ядерные испытания.
Решительно выступил против ГКЧП в августе 1991, в т
ом числе в ходе заседания правительства СССР. Коллегия Минприроды — единственного министерства СССР — официально не поддержала ГКЧП. 21 августа заявил о выходе своего министерства из состава Совета министров СССР, который поддержал ГКЧП.
В марте 1992 принимал участие в антиядерной экспедиции «Гри
нпис» в Океании, арестован французскими властями в районе атолла Муруроа, где расположен ядерный полигон, и депортирован военными моряками.
В 1994—1995 — депутат Государственной думы России (по списку движения «Выбор России»), заместитель председателя Комитета Государственной думы по образованию,