Tamaryny dwubarwne żyją w bardzo niewielkich populacjach (liczących kilka-kilkanaście osobników), zasiedlających fragmenty silnie zdegradowanych działalnością człowieka podmiejskich lasów. Rozszerzanie się aglomeracji Manaus i związane z nim wylesianie, budowa dróg i linii energetycznych powodują, że w ciągu najbliższych 18 lat przewiduje się spadek liczebności tego gatunku o co najmniej 80%.
Zagrożeniem dla marykin są również inne zwierzęta: polujące na nie psy i koty domowe oraz konkurujący o pożywienie i siedliska kuzyni z gatunku tamaryn złotorękich (Saguinus midas).
Aby ocalić krytycznie zagrożony wyginięciem gatunek, naukowcy realizują obecnie program pobierania i zamrażania komórek tamaryn dwubarwnych, co ma w przyszłości pomóc w odbudowie populacji tych pazurkowców.
W łódzkim zoo mieszkają trzy tamaryny dwubarwne. Spotkacie je w pawilonie Małpi Gaj.