Zawodowo związany z Polską Akademią Nauk, gdzie zajmował m.in. stanowiska dziekana Wydziału II Nauk Biologicznych i Rolniczych oraz członka prezydium PAN (w kadencji 2011–2014). Pełnił funkcję sekretarza (1990–1992) i przewodniczącego (1996–2001) rady naukowej, a także wicedyrektora ds. naukowych (2002–2003) i dyrektora (2003–2008) Instytutu Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego PAN. W 2007 został członkiem korespondentem PAN, od 2022 członek rzeczywisty akademii. W marcu 2015 wybrany na prezesa Polskiej Akademii Nauk. W październiku 2018 został wybrany na drugą kadencję (2019–2022), będąc wówczas jedynym kandydatem na tę funkcję. W czerwcu 2020 został przewodniczącym interdyscyplinarnego zespołu ds. COVID-19 przy prezesie PAN.
W swoim dorobku ma kilkadziesiąt publikacji w prestiżowych międzynarodowych czasopismach naukowych. Wygłaszał wiele zaproszonych wykładów na międzynarodowych zjazdach naukowych. Członek Academia Europaea, członek zagraniczny Chińskiej Akademii Nauk, a także członek rady dyrektorów instytutu badawczego IRB Barcelona oraz rady STS Forum w Japonii.