А отец, отставной военный, вообще воспитывал сыновей «по-солдатски».
Именно требовательность родителей воспитала в Н.Ф. Гамалее дисциплинированность, трудолюбие, понимание того, что если хочешь чего-то достичь, то для этого надо упорно работать. Николай Фёдорович всегда был благодарен родителям за подобное воспитание.
Зимой и летом, в жару и стужу день отца и младшего сына Гамалеи начинался в пять часов утра. И дневные труды никогда не заканчивались ранее девяти часов вечера. Подобного распорядка дня Николай Фёдорович придерживался до конца своей жизни.
Строгости воспитания, однако, не мешали Гамалее-младшему, по его собственным воспоминаниям, расти весьма шаловливым ребёнком, чему способствовали его любознательность и живость характера.
Но на шалости, особенно после поступления в гимназию, оставалось всё меньше и меньше времени. Живость характера, любознательность постепенно оказались «перенаправлены» в «другое русло».
Утренние самостоятельные занятия, гимназия, подготовка уроков, чтение, изучение иностранных языков (во многом самостоятельное) – так пролетал день юного Н.Ф. Гамалеи.
В гимназии Николай учился отлично – в его табелях и аттестатах одни «пятёрки». Мальчик проявлял способности ко всем предметам – гуманитарным и естественно-научным дисциплинам, математике, языкам. Кстати, о последних: изучение их Николай начал ещё до поступления в гимназию. Занимался в основном под руководством отца, прекрасно владевшего несколькими иностранными языками. В гимназии языковые штудии продолжились. В итоге, Николай Фёдорович в совершенстве овладел французским, немецким, английским и латынью. «Мёртвый» язык оказался впоследствии совсем не лишним.
И всё-таки больше всего привлекали Гамалею-младшего предметы естественно-научного цикла. Много читавший Николай ещё в младших классах познакомился с книгой Фарадея «История свечи», которая во многом предопределила его выбор. Николай Фёдорович писал в своих «Воспоминаниях»: «Она произвела на меня глубочайшее впечатление и навсегда привила любовь к естествознанию. Становясь старше, я стал читать подобные сочинения по физике, химии, биологии» [16; 1].
В 16-летнем возрасте Николай успешно сдал выпускные экзамены в гимназии. О том, насколько выпускное испытание было сложно, говорит тот факт, что из 25 допущенных к нему гимназистов выдержали его только четверо (среди них – Н.Ф. Гамалея).
Вопроса с выбором направления приложения дальнейших усилий не стояло: Гамалея давно решил поступать на естественное отделение физико-математического факультета Новороссийского университета (в Одессе).
В те дни, когда юный Николай Гамалея поступил в университет, там ещё не забыли учёных, создавших славу этому учебному заведению, таких, как физиолог И.М. Сеченов и основоположник русской микробиологии Л.С. Ценковский. Учителями Гамалеи на факультете стали П.А. Спиро, ученик И.М. Сеченова, известный зоолог А.О. Ковалевский и «восходящая звезда» русской биологической науки И.И. Мечников.
Последний был самым молодым профессором Новороссийского университета: в год поступления Н.Ф. Гамалеи в университет ему исполнилось 27 лет. На курсе Гамалеи Мечников читал зоологию. Обаятельный человек, Илья Ильич оказывал огромное влияние на студентов, вовлекая их в науку. Энтузиазм научного поиска, свобода творчества, условия для которых создавал в зоологической лаборатории естественного отделения профессор И.И. Мечников, привели в эту лабораторию и Николая Гамалею. Уже тогда между учителем и учеником наметилась длившаяся ряд лет дружба, та дружба двух учёных, стоявших у истоков русской микробиологии, которая дала очень плодотворные результаты, прославившие отечественную науку.
«В моё время, – говорил впоследствии Николай Фёдорович, – было очень хорошо учиться на естественном отделении. На лекциях шла речь о замечательных открытиях естествознания, о законе сохранения и превращения энергии, о великом открытии Чарлза Дарвина, связавшего все организмы узами общего происхождения» [10; 5].
Оговариваясь, что он тогда, к сожалению, совершенно не был знаком с марксизмом, с материалистической диалектикой, Гамалея вспоминал о своём глубоком неудовлетворении философскими взглядами и биологическими теориями тех дней. Именно эта неудовлетворённость привела его к тому, что он принялся изучать развитие органической жизни и обратил внимание на то, что в трансформизме (так называлась теория эволюции видов животных и растений) исследуется исключительно только изменение форм – эволюционная морфология.